Немецкие ученые сообщают о прогрессе в батареях с кремнием. Они выдержали тысячу циклов.

Кремний обещает батареям больше энергии, но проблемой остается срок службы. Немецкие ученые только что протестировали элементы, которые выдержали более тысячи полных циклов.

Кремний преуспел в тестах на срок службы

Исследователи из немецкого института Fraunhofer ISE протестировали литиево-ионные элементы с анодом, богатым кремнием. После более чем 1 000 полных циклов при контрольном измерении они сохранили более 83% первоначальной ёмкости. Результат был получен в рамках проекта StrOboBatt.

Именно срок службы является одним из основных препятствий для более широкого использования анодов с высоким содержанием кремния. Институт считает преодоление тысячи циклов при сохранении как минимум 80% ёмкости важной производственной целью, к которой направлена разработка таких элементов.

Испытанные элементы имеют емкость 25 А·ч, сорок слоев и мягкий чехол типа pouch. Они были произведены на полуавтоматической линии в исследовательском центре института. Речь идет о многослойных элементах в промышленно используемом формате, а не только о самом материале.

Плотность энергии может расти

Исследовательский элемент достиг плотности энергии 280 Вт·ч/кг. В промышленно оптимизированной версии ученые ожидают значение около 330 Вт·ч/кг. Второе значение пока представляет собой оценку потенциала конструкции, а не измеренный результат этого теста.

Анода сочетает в себе кремний, углерод и графит. Кремний-углеродный композит составляет 51% ее активного материала, что не является эквивалентом 51% чистого кремния. С другой стороны элемента работает катода NMC с высоким содержанием никеля.

Более высокая энергетическая плотность может помочь хранить больше энергии при одинаковой массе элементов. В электромобилях это может способствовать увеличению запаса хода. Однако конкретная польза также зависит от конструкции всей батареи, её охлаждения и массы.

Важную роль играет давление

Важной частью тестирования было внешнее механическое давление. При значении 1 000 кПа, то есть примерно 10 бар, элементы превзошли указанный предел срока службы. При более низком давлении в 300 кПа, или 3 бара, полезная ёмкость снижалась гораздо быстрее.

Давление помогает поддерживать контакт между материалами электродов и предотвращает их отделение от основания. Поэтому для будущего применения решающим фактором будет не только химический состав. Значительную роль играет также механическая конструкция и крепление элементов.

Ученые также зафиксировали увеличивающуюся разницу между емкостью при медленном контрольном разряде и работой при нагрузке 1C. Поэтому сохраняющиеся 83% сами по себе не отражают поведение устройства при более высокой нагрузке. Результат обнадеживающий, однако институт не указывает сроки коммерческого внедрения.

Источники:

собственный текст / Mobilizujeme.cz

Fraunhofer ISE

Не пропустите

В Tesla установили бензиновый двигатель. Теперь компании из группы Obrist находятся в банкротстве

Alza снизила цену отличного аксессуара для автомобиля. Он стоит всего 92 крон, чехи им восхищаются

На колесах солнечные панели. Новый электровелосипед обещает дальность пробега до 225 километров