Учёные разработали литиевые батареи с увеличенной втрое энергоёмкостью

Учёные из Тяньцзиньского университета представили высокоэнергетические литиевые батареи, плотность энергии которых в два-три раза выше, чем у современных литий-ионных аккумуляторов. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Прорыв был достигнут за счёт переработки электролита батареи, что улучшило движение ионов лития. При одинаковом весе батарей это позволит значительно увеличить запас хода электромобилей.

Разработка является важным шагом в удовлетворении растущего спроса на высокоэнергетические перезаряжаемые батареи в таких сферах, как электротранспорт и низковысотная экономика.

«Долгое время учёные стремились увеличить плотность энергии батарей, сохраняя при этом максимальную безопасность, чтобы аккумуляторы могли хранить больше энергии при меньшем весе и объёме», — пояснил профессор Тяньцзиньского университета Ху Вэньбинь, руководитель исследовательской группы.

Традиционные литиевые батареи имеют электролит, состоящий из одного типа соли и нескольких растворителей, что ограничивает миграцию ионов лития и снижает эффективность хранения энергии. Команда разработала ультрадисперсный электролит (UDE), который объединяет несколько растворителей и солей, создавая более стабильную микроструктуру.

«Этот электролит значительно снижает кинетические барьеры для движения ионов лития, что позволяет достичь высокой плотности энергии», — отметил Ху Вэньбинь.

Новая конструкция обеспечивает плотность энергии более 600 Вт·ч/кг для отдельных элементов и свыше 480 Вт·ч/кг для батарейных блоков. Для сравнения, батареи Tesla 4680 имеют плотность около 300 Вт·ч/кг, а аккумуляторы BYD Blade — около 150 Вт·ч/кг.

Кроме того, в новой батарее формируется стабильный твёрдый электролитный интерфейс (SEI), что увеличивает срок службы аккумулятора. Для ускорения разработки учёные использовали искусственный интеллект для подбора материалов.

Технология уже тестируется на производственной линии и в трёх моделях китайских электрических дронов, где время полёта увеличилось в 2,8 раза по сравнению с текущими батареями.