Команда Университета науки и технологий Китая разработала новый материал, который потенциально может снизить производственные затраты на твердотельные литиевые батареи и ускорить их коммерциализацию в электромобилях. Новый материал, хлорид лития-циркония, отличается сниженной стоимостью сырья и необходимой производительностью, оставаясь при этом стабильным.
Твердотельные батареи стали давно обещанной, но пока не реализованной технологией аккумуляторов, которую часто в шутку называют «всегда на два года впереди».
Хотя за годы экспериментов с различными материалами, электролитами и катодами произошли несколько прорывов, главным препятствием для твердотельных батарей остается рентабельное массовое производство, чтобы конкурировать с традиционными литий-ионными батареями.
Несмотря на эту явную проблему масштабируемости, некоторые автопроизводители уже обещали эту технологию… хотя многие уже отказались от этих заявлений. Например, Fisker Inc. в 2017 году объявила о прорыве в области твердотельных батарей, способных заряжаться за одну минуту, только чтобы спустя годы полностью отказаться от проекта.
Совсем недавно китайский автопроизводитель NIO пообещал представить 150-киловаттный твердотельный аккумулятор в своей предстоящей модели ET7 sedan, способный обеспечить запас хода до 1000 км. Позже в тот же день генеральный директор NIO изменил формулировку компании, описав аккумулятор как «полутвердотельный» из-за наличия жидкого электролита.
Хотя настоящий, масштабируемый твердотельный аккумулятор еще не увидел производственных мощностей, команда из Университета науки и технологий Китая полагает, что обнаружила материал, необходимый для ускорения этого процесса.
Новый материал от китайской команды может ускорить производство твердотельных батарей
Как было опубликовано на этой неделе в журнале Nature Communications, исследовательская группа из Университета науки и технологий Китая под руководством профессора Ма Чэна считает, что ее новый материал поможет ускорить производство твердотельных батарей благодаря своей низкой стоимости и комплексной производительности.
Исследование под названием Экономически эффективный и влагостойкий хлоридный твердый электролит для литиевых батарей, подробно описывает новый материал под названием хлорид лития-циркония или Li2ZrCl6, и его эффективность:
Его сырье на несколько порядков дешевле, чем у самых современных хлоридных твердых электролитов, однако высокая ионная проводимость (0,81 мСм см–1 при комнатной температуре), деформируемость и совместимость с катодами класса 4 В одновременно достигаются в Li2ZrCl6. Более того, Li2ZrCl6 демонстрирует влагостойкость без признаков поглощения влаги или снижения проводимости после воздействия атмосферы с 5% относительной влажности.
Согласно исследованию, команде Чэна удалось успешно снизить стоимость сырья до 1,38 доллара за квадратный метр (м²) при толщине 50 микрон. Для сравнения, стоимость самого дешевого твердотельного электролита ранее составляла 23,05 доллара/м².
Материалы твердотельных электролитов имеют большой потенциал для полной замены жидких электролитов, но только в том случае, если массовое производство сможет сбалансировать как стоимость, так и производительность.
Поиск новых доступных материалов
Согласно исследованию, цирконий является нелитиевым элементом, который в изобилии встречается в земной коре по сравнению с другими материалами, используемыми в твердотельных батареях. Это также может привести к более масштабируемому и экономически эффективному производству в будущем.
По данным CnEVPost, Чэн и его команда продолжат свои исследования по улучшению стабильности Li2ZrCl6 к литиевому металлу, а затем разработку энергоемких мягких аккумуляторов на основе этого нового материала.
Кроме того, они сотрудничают с рядом компаний для продвижения процесса коммерциализации производства твердотельных батарей.
Мнение Electrek
Как мы всегда говорим, когда появляются новости о твердотельных батареях, относитесь ко всему с долей скептицизма. Хотя это кажется еще одним прорывом в производстве твердотельных батарей, это исследование еще не доказало масштабируемости для доступной коммерциализации.
Общение с «рядом компаний» может стать следующим шагом, поскольку эти исследователи переходят к более надежным прототипам, но этого еще предстоит увидеть. Кто и где находятся эти компании, также остается неясным, но, предположительно, они находятся в Китае, недалеко от университета в Хэфэе.
Возможно, однажды мы увидим эту новую твердотельную батарею с хлоридом лития-циркония в NIO ET7. Но пока это просто исследование. Тем не менее, мы болеем за всех, кто достигает подобных прорывов, независимо от их масштаба.