Исследователи из Китайской академии наук сообщили о разработке высокоэнергетической твердотельной литий-металлической батареи, которая достигла плотности энергии 451,5 Втч/кг, сохраняя при этом стабильность циклов при ультрабыстрой зарядке (скорость 20C), что эквивалентно примерно 3-минутным циклам зарядки и разрядки, сообщает ChinaAutoZone.ru.
Согласно Институту металлургических исследований при Китайской академии наук, исследование было опубликовано в Журнале Американского химического общества под заголовком «Химия солевания, модифицированная полимерами, через пластификацию совместимыми растворителями для стабильных литий-металлических батарей с высокой энергией».
Преодоление ограничений полимерных электролитов
Исследование было сосредоточено на полимерных электролитах на основе поливинилидена фторида (PVDF), материала, который широко изучается для твердых батарей благодаря своей устойчивости к окислению и ионной проводимости.
Исследователи отметили, что традиционные пластификаторы, используемые в электролитах PVDF, часто страдают от низкой электрохимической стабильности, что приводит к постоянному разложению на интерфейсе электродов и ограничивает совместимость с литиевыми металлическими анодами и высоковольтными катодами.
Чтобы решить эту проблему, команда разработала стратегию "пластификации с использованием совместимого растворителя". Этот процесс включает введение летучего совместимого растворителя, который временно улучшает совместимость между полимером и стабильными пластификаторами в процессе подготовки электролита. По мере испарения растворителя во время формирования пленки пластификатор остается запертым внутри полимерной сети.
Исследователи отметили, что этот подход позволил сформировать стабильный интерфейсный слой, богатый фторидом лития, при этом снижая побочные реакции на обоих электродах.
700 циклов при зарядном токе 20C
Согласно статье, батарея сохраняла стабильность циклов на протяжении 700 циклов с 81,9% удержанием емкости при использовании катода с высоким содержанием никеля на 4,7 В при скорости 20C, что эквивалентно циклам зарядки и разрядки примерно по три минуты.
Команда также продемонстрировала пакетную ячейку на уровне ампер-часов с тонким анодом из лития и соотношением N/P 1,1. Эта пакетная ячейка достигла энергетической плотности 451,5 Втч/кг, что значительно выше 200 Втч/кг, характерных для современных коммерческих литий-железо-фосфатных (LFP) аккумуляторов для электромобилей.
Пакетная ячейка также успешно прошла тест на прокол гвоздем, который исследователи охарактеризовали как свидетельство высокой внутренней безопасности.
Отрасль стремится к 500 Втч/кг
Последний результат добавляется к растущему числу объявлений о твердотельных батареях от китайских компаний по производству батарей и исследовательских институтов.
Компания Ganfeng Lithium сообщила, что ее твердотельная батарея мощностью 400 Втч/кг превысила 1,100 циклов и завершила инженерную валидацию, в то время как продукт класса 500 Втч/кг с емкостью 10 Ач вошел в стадию малосерийного производства.
В начале мая китайский стартап Pure Lithium сообщил, что его твердотельная батарея продолжила работать после теста на разрезание, а производственная мощность достигла 500 МВтч в год.
Несколько китайских поставщиков батарей также нацелены на достижение коммерческих этапов между 2026 и 2027 годами. CATL ранее сообщила о пробном производстве твердотельных ячеек с плотностью энергии 500 Втч/кг, в то время как такие компании, как Sunwoda и Farasis Energy, объявили о целевых показателях разработки в диапазоне 400–500 Втч/кг.
Рынок LFP по-прежнему остается доминирующим.
Рынок аккумуляторов для электромобилей в Китае по-прежнему сильно контролируется химией LFP, несмотря на ускоряющиеся исследования в области твердотельных батарей, согласно данным China EV DataTracker.
CATL осталась крупнейшим поставщиком на китайском рынке LFP-батарей, установив 19,53 ГВтч в последнем отчетном периоде, что составляет 38,9% рыночной доли. BYD заняла второе место с 10,49 ГВтч и долей в 20,9%.
Gotion High-tech зафиксировала 4,03 ГВтч установок и 8,0% долю, за ней следуют CALB с 3,32 ГВтч и Eve Energy с 3,02 ГВтч. Rept Battero Energy достигла 2,14 ГВтч, в то время как Zenergy записала 1,91 ГВтч, а Energee — 1,83 ГВтч.
Sunwoda сообщила о 1,47 ГВтч установок LFP, заняв 2,9% рынка, и продолжает разработку твердотельных батарей. Yinpai Battery завершила десятку лучших поставщиков с 0,9 ГВтч.
Несколько средних поставщиков продемонстрировали значительный рост по сравнению с прошлым годом. Rept Battero Energy увеличила установки на 45,6% в годовом исчислении, Zenergy выросла на 57,9%, а Yinpai Battery более чем удвоила свои показатели с ростом на 109,3% в годовом исчислении.
Адриан Леунг
Хотите такое же авто из Китая?
ChinaAutoZone привезёт под ключ во Владивосток: подбор, доставка, растаможка, СБКТС, ПТС, гарантия 1 год.