Исследовательский отдел IBM Research рассказал о своей работе над новой конструкцией батареи, в которой не требуется никаких тяжелых металлов, и которая потенциально может быть более эффективной, чем сегодняшняя литий-ионная технология.
Практически все перезаряжаемые электрические устройства, от смартфонов до автомобилей Tesla, накапливают энергию в литий-ионных батареях, в которых кобальт и никель используются для внутренних химических процессов.
Но цена на редкоземельные металлы взлетела в последние годы из-за растущего спроса со стороны таких компаний, как производители электромобилей. Между тем их добыча требует серьезных человеческих и экологических потерь в странах, где ведется добыча полезных ископаемых.
IBM Research утверждает, что в новой конструкции батареи отсутствуют тяжелые металлы и она более эффективна, чем литий-ионная © ibm.com
Новая аккумуляторная технология IBM основана на трех нераскрытых материалах, которые, по словам компании, могут быть получены из морской воды, и которые ранее не использовались в литий-ионных батареях. Как заявили в IBM в батареях «не используются тяжелые металлы или другие вещества из-за проблем с источником». Материалы для этой батареи могут быть извлечены из морской воды, закладывая основу для менее инвазивных методов получения, чем современные методы добычи материалов.
Столь же многообещающим, как и состав этой новой батареи, является ее потенциал производительности. В ходе первоначальных испытаний было доказано, что ее можно оптимизировать, чтобы превзойти возможности литий-ионных батарей по ряду отдельных категорий, включая более низкие затраты, более быстрое время зарядки, более высокую мощность и плотность энергии, высокую энергоэффективность и низкую воспламеняемость.
Разработанная в лаборатории батарей IBM Research, эта конструкция использует катодный материал без кобальта и никеля, а также безопасный жидкий электролит с высокой температурой возгорания. Эта уникальная комбинация катода и электролита продемонстрировала способность подавлять дендриты металлического лития во время зарядки, тем самым уменьшая воспламеняемость, что широко считается существенным недостатком для использования металлического лития в качестве материала анода.
Это открытие имеет значительный потенциал для аккумуляторов электромобилей. Текущие тесты показывают, что для достижения 80% уровня заряда батареи требуется менее пяти минут «настроенной на высокую мощность». В сочетании с относительно низкими затратами на поставку материалов, цель недорогого электромобиля может стать реальностью.
На быстро развивающейся арене летательных аппаратов и электрических самолетов крайне важен доступ к батареям с очень высокой плотностью энергии и удельной мощностью. Удельная мощность новой конструкции батареи превышает более 10000 Вт/л, превосходя самые мощные литий-ионные батареи. Кроме того, тесты IBM Research показали, что эта батарея может быть рассчитана на длительный срок службы, что делает ее подходящей для приложений интеллектуальных электросетей и новых энергетических инфраструктур, где долговечность и стабильность являются ключевыми.
Если подытожить, то новая батарея имеет такие преимущества:
- более низкая стоимость из-за отсутствия тяжелых металлов;
- ускоренная зарядка: требуется менее 5 минут, чтобы достичь 80% состояния заряда (SOC);
- высокая удельная мощность: более 10000 Вт/л;
- высокая плотность энергии: более 800 Вт⋅ч/л, что сопоставимо с современными литий-ионными батареями;
- превосходная энергоэффективность: более 90% (рассчитывается исходя из соотношения энергии для разрядки батареи и энергии для зарядки батареи);
- низкая воспламеняемость электролитов.
Чтобы перевести новую батарею с ранних этапов исследований в коммерческую разработку, IBM Research объединилась с Mercedes-Benz Research and Development North America, Central Glass, одним из ведущих поставщиков аккумуляторных электролитов в мире, и Sidus, производителем батарей, чтобы создать новую экосистему разработки аккумуляторов следующего поколения.
Хотя планы по дальнейшему развитию этой батареи еще находятся на стадии исследования, мы надеемся, что эта многообещающая экосистема поможет воплотить эти батареи в жизнь.
По материалам: ibm.com. Подготовил: hevcars.com.ua
