Жидкие или твердые аккумуляторы: а что, если существует третий путь?
Будут ли аккумуляторы будущего твердотельными? Усилия производителей направлены в этом направлении, но исследования показывают и другие возможности. Например, компания ProLogium представила новую технологию, которая обещает сочетать преимущества жидких и твердых электролитов благодаря иному механизму транспортировки ионов лития. И нет, речь не идет о полутвердотельных аккумуляторах.
Решение называется GEN4 и основано на сверхпротекаемом неорганическом электролите под названием SFIE (Superfluidized Inorganic Electrolyte). Это не полутвердотельный аккумулятор в строгом смысле этого термина, где сосуществуют твердые и жидкие компоненты, а особая разновидность твердотельных аккумуляторов.
Действительно, здесь используется материал, способный изменять свои механические свойства в зависимости от воздействующих нагрузок. По словам тайваньской компании, настоящая инновация заключается в том, как ионы лития перемещаются внутри электролита посредством структуры, называемой Dynamic Coordination Network (DCN).
Электролит, который «приспосабливается» к электродам
В традиционных аккумуляторах с жидким электролитом ионы лития перемещаются через материал благодаря диффузии, усиливаемой растворителем. В твердых электролитах же они мигрируют по путям, определяемым структурой материала, которая, как правило, более жесткая. В растворе, разработанном ProLogium, наблюдается третий случай: особые химические агрегаты, называемые «лигандами», формируют динамическую координационную сеть, которая позволяет ионам лития быстро перемещаться между постоянно меняющимися локальными структурами. Эта система одновременно ограничивает подвижность анионов, способствуя транспорту ионов лития и снижая различия концентрации, которые могут возникать во время зарядки и разрядки.
Ещё одной важной особенностью является так называемое «неньютоновское» поведение электролита SFIE. Под действием нагрузки материал может деформироваться и течь, приспосабливаясь к поверхностям электродов. По устранении нагрузки он восстанавливает более твёрдую структуру. Такое поведение позволяет поддерживать более равномерный контакт между электролитом и электродами даже при изменениях размеров, вызванных циклами зарядки и разрядки. Это снижает электрическое сопротивление на границе раздела, которое является одним из основных препятствий на пути развития твердотельных аккумуляторов, а также уменьшает необходимость поддержания ячеек под высокими давлениями сжатия.
Mercedes и ProLogium: альянс в области твердотельных аккумуляторов
От 5% до 80% за немного более шести минут
Результаты, представленные компанией ProLogium относительно эффективности зарядки, особенно интересны. Электролит SFIE, по их данным, достиг ионной проводимости 57 мС/см при комнатной температуре в ходе тестов под наблюдением сертификационного органа SGS. Также, по словам компании, во время внутренних тестов аккумуляторы GEN4 смогли довести уровень заряда с 5% до 80% за 6,4 минуты, пройдя более 1 000 циклов быстрой зарядки. Кроме того, они способны сохранять 90% своей емкости при температуре -20 °C, а также имеют емкость разряда до 15C, что указывает на возможность подачи токов особо высокой интенсивности.
Скорость зарядки может ещё больше улучшиться с дальнейшим развитием технологии: компания ProLogium действительно разрабатывает версию GEN4.2, в которой используется пористый керамический разделитель, пропитанный тем же электролитом SFIE. По словам компании, такая конфигурация должна позволить сократить время зарядки с 5 до 80% до менее пяти минут. Что касается безопасности, технология включает также систему под названием ASM (Active Safety Mechanism), предназначенную для пассивации наиболее реактивных материалов при температуре около 125 °C, тем самым препятствуя реакциям, которые могут вызвать тепловой утечк.
Твердотельные и полутвердотельные аккумуляторы Mercedes и ProLogium
Фото: Mercedes-Benz
Mercedes FEV и OPmobility в числе партнеров
Технология GEN4 не предназначена оставаться исключительно в рамках исследований материалов. ProLogium сотрудничает с различными автомобильными компаниями для тестирования ее интеграции в системы хранения энергии для электромобилей. Среди них — Mercedes, с которой тайваньская компания сотрудничает уже почти десять лет, и которую сам немецкий производитель называет основным партнером в разработке твердотельных аккумуляторов. Недавнее соглашение предоставляет Mercedes приоритетный доступ к новым элементам питания GEN4, которые будут проходить электрические, термические и тесты на безопасность с целью оценки их возможного применения в будущих моделях.
На Парижском автосалоне 2026 года ProLogium также представила приложения, разработанные совместно с FEV и OPmobility. Первая компания создала модуль аккумулятора, в котором используются тайваньские элементы питания, в то время как вторая разрабатывает прототип пакета аккумуляторов, предназначенного для различных категорий транспортных средств.
Одновременно ProLogium расширяет свои производственные мощности. К уже существующим промышленным линиям в Таоке на Тайване добавится гигафабрика в Дюнкерке во Франции; первый этап её строительства предусматривает годовую производственную мощность в 4 ГВт·ч, которая будет постепенно увеличиваться к 2030 году. Компания также сосредотачивается на возможности переработки материалов: по оценкам, электролит SFIE может быть возвращён в производство с коэффициентом рекуперации 90%.
Твердотельные аккумуляторы: непрерывная гонка
Фотогалерея: Mercedes и ProLogium в области твердотельных аккумуляторов