Горизонти техніки (II випуск)
Прослужать у 10 разів довше: у Китаї навчилися "оживляти" старі акумулятори
"Ін'єкції" іонів літію продовжують термін служби батарей із 1000-1500 циклів зарядки до 10 000 циклів, стверджують вчені.
Група китайських дослідників з Університету Фудань розробила технологію, яка потенційно може продовжити термін служби літій-іонних акумуляторів на десятиліття. Про це пише China Daily.
Суть методу полягає у введенні "ін'єкцій" спеціально розробленої молекули в старіючі батареї. Таким чином, в акумуляторах заповнюються втрачені іони літію. Очікується, що завдяки цьому методу акумулятори зможуть витримати не 1000-1500 циклів зарядки (6-8 років), а 10 000 циклів і більше.
Вчені заявили, що провели перші випробування на "реальних акумуляторних пристроях", а не теоретичних моделях. На даний момент команда працює над масштабуванням виробництва молекул, які є носіями іонів літію.
Дослідники вже співпрацюють із провідними світовими виробниками акумуляторів для комерціалізації своєї технології. За словами галузевих експертів, у разі успішного впровадження ця інновація може суттєво вплинути на галузі, що залежать від літієвих батарей, від побутової електроніки до електромобілів.
Нагадаємо, британська компанія Altilium переробляє використані літій-залізо-фосфатні акумулятори, виймаючи з них літій та графіт для повторного використання в нових акумуляторах.
Також повідомлялося, що група вчених із Південної Кореї розробила технологію, яка дозволяє збільшити термін служби, стабільність та щільність енергії літій-іонних акумуляторів.
Альтернативний варіант - знайдено спосіб у 10 разів збільшити термін служби акумуляторів
Японський електроліт для вкрай "живучих" акумуляторів
Фахівці японської компанії Koike та Національного інституту передових промисленні науки і технології (AIST; Японія) створили матеріал, який дозволить створити акумулятори з рекордним терміном служби, пише Nikkei Asian Review.
Новий матеріал являє собою монокристал, який передбачається викокористуватись як електроліт у твердотільних акумуляторах.
Електроліт в акумуляторі - це речовина, яка проводить електричний струм шляхом перенесення іонів від одного електрода пристрою до іншого, таким чином, заряджання або розряджання накопичувача енергії.
Порівняно з матеріалами на основі полікристалів, що застосовуються в типових твердотільних акумуляторах, представлений японськими вченими монокрісталл характеризується на 90% нижчим електричним опором. Завдяки цьому - струму “легше” долати електролітний шар, що позитивно впливає на максимальному терміні експлуатації акумулятора, зазначає Nikkei.
Електроліт на основі нового монокристалу дозволить збільшити термін служби акумуляторів до 10 разів.
Koike, зокрема, займається виробництво монокристалічних пластин, які застосовуються як підкладки для інтегральних мікросхем. У 2017 році частку в компанії придбала японська фінансова група Orix. Згодом компанія була трансформована у повноцінну "дочку" Orix. Де планується використати нову технологію.
Очікується, що твердотільні акумулятори на основі нового електроліту знайдуть застосування у складі медичних установок,
таких як електрокардіостимулятори (штучні водії ритму серця), розумний годинник та інші компактні пристрої. За даними джерела, використання нової технології Koike дозволить збільшити термін служби батареї ЕКС до 50 років з поточних 5-10 років, що важливо у випадку з пристроями, що імплантуються, установка та вилучення яких потребує хірургічного втручання.
Як відзначає Nikkei Asian Review, у Koike розраховують розпочати постачання зразків продукції виробникам акумуляторів
найближчим часом. Запустити масове виробництво в компанії планують у 2027-2028 рр., попередньо уклавши партнерства та створивши спільні підприємства з виробниками.
Поки що такі акумулятори не годяться для електротранспорту
Освоєння виробництва великих монокристалічних структур є непростим завданням, з яким Koike поки не справилася. В даний час компанія має технологію виробництва високоякісних монокристалів діаметром до 25 мм, що дозволяє отримувати на їх основі акумулятори досить скромних розмірів та невисокої ємності. Таким чином, сфера застосування новинки обмежується компактними пристроями на кшталт раніше згаданих ЕКС та смарт-годин.
У співпраці з AIST Solutions (“дочка” AIST) Koike має намір вести дослідницьку роботу, метою якої стане підвищення ємності акумуляторів на основі нового електроліту за рахунок поліпшення властивостей матеріалів катодів і збільшення фізичного розміру батареї. Якщо поставлених цілей буде досягнуто, то новий матеріал у віддаленій перспективі можуть почати застосовувати у виготовленні акумуляторних батарей для електротранспорту.
Повноцінні акумулятори для галузі автомобілебудування в Японії в даний час розробляє Toyota Motors у партнерстві з Idemitsu Kosan. У пристроях цих компаній електроди виконуються з сульфідів, проте, як зазначає Nikkei Asian Review, новий матеріал Koike вважається безпечнішим.
У квітні 2023 р. CNews писав про те, що Samsung хоче налагодити масове виробництво твердотільних акумуляторів до 2027 року.
Для випуску твердотільних АКБ Samsung будує окрему експериментальну виробничу лінію у своєму дослідженні.
тельському центрі в Сувоні (Південна Корея). Над нею вона працює з березня 2022 р., і по завершенні вона негайно почне
збирати перші тестові зразки.
"Гібридна" технологія
У широко поширених сьогодні літій-іонних (Li-Ion) акумуляторах застосовуються рідкі електроліти, які мають ряд суттєвих недоліків. Пошкодження такого акумулятора з наступним коротким замиканням може призводити до перегріву пристрою та його займання. З проблемою такого характеру, зокрема, стикалися деякі власники
смартфонів Samsung Galaxy Note 7. Неякісні АКБ коштували південнокорейській компанії принаймні $5,3 млрд.
Твердотільні акумулятори, у свою чергу, стійкі до фізичного впливу і не мають запалення.
навіть за порівняно високих температур, і тому є набагато безпечнішим рішенням.
Акумулятори, які будуть вироблятися на основі синтезованої японцями речовини, отримають твердотільний електроліт, а електроди будуть оброблятися спеціальним рідким складом, щоб запобігти передчасній втраті їх позитивних властивостей. Таким чином, ці акумулятори пропонується вважати "напівтвердотілими" (semisolid-state).
Перспективний ринок
За оцінкою аналітиків компанії Emergen Research, обсяг світового ринку твердотільних акумуляторних батарей до 2021 року.
мав досягти $600 млн на рік. Прогноз на 2030 р. передбачає його розширення до $10,1 млрд. Очікується, що застосування цієї продукції знайдеться у виробництві електричних транспортних засобів та пристроїв, стійких до високих температур.
