Военные инженеры США разработали безопасную литий-ионную батарею

Эта «абсолютно надежная и гибкая литий-ионная батарея обладает такой же энергетической плотностью, что и новейшие литий-ионные батареи, — говорит Кан Сюй, соавтор статьи, опубликованной в журнале Joule. — Батареи будут в безопасности — ни огня, ни взрывов — даже при эксплуатации в экстремальных условиях».

Аккумуляторы на водной основе существовали и ранее, например, никель-метал-гидритные, но по своей энергетической эффективности они уступают литий-ионным. Новое открытие ученых дает возможность отказаться от сложного выбора между безопасностью и производительностью. Оно стало развитием исследования 2015 года, когда была создана похожая 3-вольтовая батарея с водным электролитом. Однако, большего электрического напряжения достичь не удалось из-за проблем с катодом — одна часть батареи, сделанная из графита или лития, разрушалась водным электролитом.

Для того чтобы решить эту проблему и повысить напряжение до 4-х вольт, руководитель научной группы Чунинь Ян разработал новое полимерное покрытие, которое наносится на графитовый или литиевый анод и отталкивает молекулы воды. После первого заряда покрытие разлагается и формирует стабильную межфазную границу — смесь продуктов распада, которые отделяют твердый анод от жидкого электролита. Он защищает анод от побочных реакций и дает возможность добиться более высокой энергетической плотности.

Несмотря на то, что мощность и плотность новой батареи достаточны для того, чтобы начать массовое производство, ученые хотят внести некоторые изменения, которые сделают эти аккумуляторы еще более конкурентноспособными. В частности, они собираются снизить затраты на материалы, а также повысить число циклов заряда/разряда с 50 — 100 до 500 и более, пишет Army.mil.

Большим потенциалом обладают также литий-серные батареи — они высокопроизводительны и дешевы. Ученым лаборатории Беркли удалось обойти их главный недостаток — недолговечность.