10 марта Samsung Electronics сообщил о разработке перспективного полностью твердотельного аккумулятора.
В официальном пресс-релизе говорится, что группа исследователей из Передового технологического института Samsung (SAIT) и Научно-исследовательского института Samsung в Японии (SRJ) опубликовала в профильном издании Nature Energy статью с результатами своей работы. Учёные завляют о создании эффективных и долговечных батарей с твердотельным электролитом.
Полностью твердотельные аккумуляторы обещают большую плотность хранимой энергии, повышенную надёжность и устойчивость к износу, а также, что самое важное, повышенную безопасность при эксплуатации.
Не секрет, что одной из причин возгорания литиево-ионных аккумуляторов могут служить такие внутренние процессы в батарее, как рост игольчатых кристаллов дендритов на аноде в процессе зарядки аккумулятора. Но это только в жидком электролите. В батарее с твёрдым электролитом эти процессы подавляются. Чтобы преодолеть негативный эффект и добиться улучшения потребительских характеристик литиево-ионных аккумуляторов, исследователи из Samsung предложили использовать на аноде тонкий слой композитного материала из углерода и серебра (Ag-C).
Сверхтонкий нанокомпозитный слой Ag-C толщиной всего 5 микрометров позволил команде исследователей уменьшить толщину анода и увеличить плотность энергии до 900 Вт·ч/ л. Благодаря этому прототип ячейки нового аккумулятора удалось сделать на 50 % меньше, чем обычная литиево-ионная батарея.
Однако нужно иметь ввиду, что речь идёт о научных изысканиях, поэтому в ближайшее время такие батареи в продаже не появятся. Указанное исследование ― это очередной шаг к получению перспективных технологий в секторе производства литиево-ионных аккумуляторов. Но следует признать, что перспективы у этой разработки хорошие. Даже прототип может позволить электромобилю проехать на одной зарядке до 800 км и способен выдержать не менее 1000 зарядных циклов.
Samsung Presents Groundbreaking All-Solid-State Battery Technology to ‘Nature Energy’
On March 9 in London, researchers from the Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) and the Samsung R&D Institute Japan (SRJ) presented a study on high-performance, long-lasting all-solid-state batteries to Nature Energy, one of the world’s leading scientific journals.
Compared to widely used lithium-ion batteries, which utilize liquid electrolytes, all-solid-state batteries support greater energy density, which opens the door for larger capacities, and utilize solid electrolytes, which are demonstrably safer. However, the lithium metal anodes that are frequently used in all-solid-state batteries, are prone to trigger the growth of dendrites1 which can produce undesirable side effects that reduce a battery’s lifespan and safety.
To overcome those effects, Samsung’s researchers proposed utilizing, for the first time, a silver-carbon (Ag-C) composite layer as the anode. The team found that incorporating an Ag-C layer into a prototype pouch cell enabled the battery to support a larger capacity, a longer cycle life, and enhanced its overall safety. Measuring just 5µm (micrometers) thick, the ultrathin Ag-C nanocomposite layer allowed the team to reduce anode thickness and increase energy density up to 900Wh/L. It also enabled them to make their prototype approximately 50 percent smaller by volume than a conventional lithium-ion battery.
This promising research is expected to help drive the expansion of electric vehicles (EVs). The prototype pouch cell that the team developed would enable an EV to travel up to 800km on a single charge, and features a cycle life of over 1,000 charges.
As Dongmin Im, Master at SAIT’s Next Generation Battery Lab and the leader of the project explained, “The product of this study could be a seed technology for safer, high-performance batteries of the future. Going forward, we will continue to develop and refine all-solid-state battery materials and manufacturing technologies to help take EV battery innovation to the next level.”
1 Dendrites are needle-like crystals that can develop on the anode of a battery during charging.
