Пробив в областта на батериите обещава на електромобилите 1000 км пробег с едно зареждане

Пробив в областта на литиево-йонните батерии, при който се използват миниатюрни силициеви частици и гел-полимер може да доведе до създаването на електромобили, които могат да изминат около 1000 километра с едно зареждане, твърдят учени.

Шофьорите постоянно съобщават, че притеснението за пробега или страхът от това колко дълго ще издържи батерията на автомобила е една от основните причини, които им пречат да преминат изцяло към електрически превозни средства. За да се противопоставят на този страх, изследователски екипи от цял свят проучват нови конструкции на електроди. Целта е да се увеличат възможностите на батериите на електромобилите.

Изследователите се опитват да използват силиций като електроден материал в литиево-йонните батерии за електромобили поради високия му капацитет за съхранение на заряд.

Това обаче остава предизвикателство, тъй като силицият се разширява повече от 3 пъти по време на зареждане и се свива до първоначалния си размер по време на разреждане. Това сериозно нарушава ефективността и структурната цялост на батериите. Проблемът с разширяването на големите силициеви частици може да стане ясно изразен по време на работата на батерията. Поставяйки ограничения за използването му като електроден материал.

Южнокорейски учени са разработили литиево-йонна батерия от „следващо поколение“ с висока енергийна плътност. В нея са използвани миниатюрни силициеви частици и гел-полимерни електролити.

Геловият електролит в батерията е ключов компонент. Той улеснява движението на заредените частици между положителните и отрицателните полюси – анода и катода.

За разлика от обичайно използваните течни електролити, гел електролитите са в твърдо или гелообразно състояние с еластична полимерна структура. Тя има по-добра стабилност от течните си аналози. Изследователите са направили химически връзки между гела и малките силициеви частици, които разсейват вътрешното напрежение, причинено от разширяването на обема по време на работата на батерията.

„Получената взаимосвързана система показа изключителни свойства, особено при смекчаване на обемното разширение, като същевременно осигурява висока йонна проводимост.“

пишат учените

Въпреки, че новата „икономически ефективна“ система с гел електролит демонстрира проводимост, подобна на тази на конвенционалните батерии, използващи течни електролити, според изследването тя се отличава и с близо 40% подобрение на енергийната плътност.

„Използвахме микросилициев анод, но въпреки това имаме стабилна батерия. Това изследване ни доближава до истинска литиево-йонна батерийна система с висока енергийна плътност.“

казва съавторът на изследването Сооджин Парк

Според изследователите резултатите подчертават потенциала на този нов метод за повишаване на енергийната плътност в бъдещите батерии.

Те твърдят, че изследването може да доведе до революция в системите за съхранение на енергия и да помогне на електромобилите. В масовият пробег е 700 километра с едно зареждане, като обещанието е да се стигне до 1000 километра.

Изследването на учените е публикувано в списание Nature.