Хотя литий-ионные аккумуляторы еще есть куда совершенствовать, большинство участников отрасли считают, что твердотельные аккумуляторы станут следующим поколением предпочтительной химии.
Теперь партнеры Tesla по исследованиям аккумуляторов представили путь к литий-ионным ячейкам с большей плотностью энергии, которые могут сместить исследования от твердотельных.
Исследование было представлено в новой статье, опубликованной в научном журнале Nature исследовательской группой Джеффа Дэнна из Университета Далхаузи, исследовательской группой Tesla Canada и Университетом Ватерлоо.
Дэнн считается пионером в области литий-ионных аккумуляторов. Он работал над литий-ионными аккумуляторами практически с момента их изобретения. Ему приписывают заслугу в увеличении срока службы ячеек, что способствовало их коммерциализации.
Его работа теперь сосредоточена в основном на потенциальном увеличении плотности энергии и долговечности, а также на снижении стоимости.
В 2016 году Дэнн перевел свою исследовательскую группу с 20-летнего соглашения об исследованиях с 3M к новому партнерству с Tesla в рамках недавно сформированной программы «Промышленное исследование NSERC/Tesla Canada».
В рамках соглашения Tesla инвестировала в новую исследовательскую лабораторию рядом с группой Дэнна недалеко от Галифакса, Новая Шотландия.
В последние несколько лет мы сообщали об исследованиях, которые они проводили вместе, включая подачу патентов на аккумуляторные технологии для Tesla. Недавно мы сообщили о новом патенте, который может помочь предотвратить выход ячеек из строя в автомобилях Tesla.
Теперь новая статья группы основана на результатах исследования новых «литий-металлических ячеек типа «pouch» без анода с двухсолевым жидким электролитом LiDFOB/LiBF4».
Вот аннотация:
«Ячейки с литий-металлическими анодами рассматриваются как наиболее жизнеспособная будущая технология с более высокой плотностью энергии, чем у существующих литий-ионных аккумуляторов. Многие исследователи считают, что для ячеек с литий-металлическими анодами типичный жидкий электролит, используемый в литий-ионных аккумуляторах, должен быть заменен твердотельным электролитом для поддержания плоской, свободной от дендритов литиевой морфологии, необходимой для долгосрочной стабильной работы. Здесь мы показываем, что литий-металлические ячейки типа «pouch» без анода с двухсолевым жидким электролитом LiDFOB/LiBF4 сохраняют 80% емкости после 90 циклов заряда-разряда, что является самым длительным сроком службы, продемонстрированным на сегодняшний день для ячеек с нулевым избытком лития. Жидкий электролит обеспечивает гладкую, свободную от дендритов литиевую морфологию, состоящую из плотно упакованных столбцов, даже после 50 циклов заряда-разряда. Измерения ЯМР показывают, что соли электролита, ответственные за превосходную литиевую морфологию, медленно потребляются во время циклов».
В случае успеха это приведет к коммерциализации ячеек с большей плотностью энергии и более долгим сроком службы в гораздо более сжатые сроки, чем считается достижимым для твердотельных аккумуляторов:
«Еще один потенциальный путь к созданию литий-металлического анода — использование твердотельных электролитов, что многие считают наиболее жизнеспособным направлением. Однако твердотельные электролиты не смогли полностью устранить дендриты, и неясно, насколько совместимы эти технологии с существующей инфраструктурой производства литий-ионных аккумуляторов, в которую были вложены миллиарды долларов. Если жидкие электролиты могут быть использованы для создания безопасных, долговечных литий-металлических ячеек, то существующее производственное оборудование может быть использовано для быстрой коммерциализации ячеек с высокой плотностью энергии».
Поскольку прототипы ячеек до сих пор показывают успешные результаты, команда считает, что «продолжение успеха может в конечном итоге переориентировать фокус с твердотельных электролитов на полностью жидкие электролиты для создания литий-металлических аккумуляторов».