Стенфорд: Ми знизили вагу струмоприймачів у літій-іонних елементах на 80 відсотків. Щільність енергії зростає на 16-26 відсотків.
Вчені зі Стенфордського університету та Стенфордського центру лінійних прискорювачів (SLAC) вирішили зменшити літій-іонні елементи, щоб зменшити їх вагу і, таким чином, збільшити щільність енергії, що зберігається. Для цього вони переробили шари, що несуть назовні: замість широких листів міді або алюмінію використовували вузькі смуги металу, доповнені шаром полімеру.
Вища щільність енергії в Li-ion без великих інвестиційних витрат
Кожний літій-іонний осередок є рулоном, що складається з шару заряду-розряду/розряду, електрода, електроліту, електрода і струмознімачів у зазначеному порядку. Зовнішні частини – це металева фольга із міді або алюмінію. Вони дозволяють електронам виходити з клітини та повертатися до неї.
Вчені зі Стенфорда та SLAC вирішили зосередитися на колекторах, адже їхня вага часто становить кілька десятків відсотків від ваги всієї ланки. Замість мідних листів вони використовували полімерні плівки із вузькими смужками міді. Виявилося, що вдалося знизити вагу колекторів до 80 відсотків:
Класичний циліндричний літій-іонний елемент є довгим рулоном, що складається з декількох шарів. Вчені зі Стенфорда та SLAC зменшили шари, які збирають заряди та проводять їх – струмоприймачі. Замість мідних листів вони використовували полімерно-мідні листи, збагачені негорючими хімікатами (c) Юшен Е/Стенфордський університет
Це ще не все: до полімеру можна додавати хімічні сполуки, що перешкоджають займанню, і тоді менша займистість елементів супроводжується меншою вагою:
Займистість мідної фольги, що використовується в класичному літій-іонному елементі, та колекторі, розробленому американськими дослідниками (c) Юшен Е/Стенфордський університет
Дослідники кажуть, що перероблені колектори можуть збільшити гравіметричну густину енергії осередків на 16-26 відсотків (= на 16-26 відсотків більше енергії для тієї ж одиниці маси). Це означає, що акумулятор того ж обсягу та енергоємності може бути на 20 відсотків легшим за нинішні.
У минулому були спроби оптимізації колектора, але їх зміна призводила до несподіваних побічних ефектів. Осередки стали нестабільними або знадобився більш [дорогою] електроліт. Варіант, розроблений вченими зі Стенфорда, мабуть, не викликає таких проблем.
Ці покращення знаходяться на стадії ранніх досліджень, тому не чекайте, що вони з'являться на ринку раніше 2023 року. Однак вони виглядають багатообіцяючими.
Варто додати, що Тесла теж має цікаву ідею збирати заряд металевих шарів. Замість того, щоб використовувати тонкі мідні смужки по всій довжині рулону і виводити їх тільки в одному місці (в середині), він відразу виводить їх назовні, використовуючи обрізаний край внахлест. Це змушує заряди переміщатися на набагато меншу відстань (опір!), а мідь забезпечує додаткову передачу тепла назовні:
> Чи будуть 4680 осередків у нових батареях Tesla охолоджуватися зверху та знизу? Тільки знизу?
Це може вас зацікавити:
