На Хабре почти каждый месяц публикуют материалы о новых типах аккумуляторов. Но большинство разработок так и остаются новостями — 99% новинок не становятся реальными технологиями. Часто проблема в том, что это лишь научные изыскания, где главное для автора — само изобретение и статья в авторитетном журнале.
Возможно, сейчас ситуация иная. На днях TDK Corporation объявила новое слово в технологии твердотельных аккумуляторов. Уже 19 лет японский производитель электронных компонентов поставляет литий-ионные аккумуляторы для Apple, а также сотрудничает с другими крупными клиентами, например с корпорацией Samsung. Возможно, именно TDK удастся что-то изменить на рынке накопителей энергии. Подробнее — под катом.
Основные подробности о новинке
Речь идет о новом материале для твердотельных аккумуляторов, разработанном TDK. Он позволяет значительно повысить производительность таких устройств, как беспроводные наушники, слуховые аппараты и смарт-часы. В TDK утверждают, что новый материал обеспечивает плотность энергии 1000 Втч/л — примерно в 100 раз больше, чем у всех прочих моделей твердотельных батарей.
Производитель отмечает, что технология может быть использована в устройствах, которые непосредственно контактируют с телом человека. Новые аккумуляторы будут производиться из керамического материала. Электролит — твердое вещество на основе оксидов, тогда как аноды создаются из литиевого сплава. Эти компоненты обеспечивают высокую безопасность и эффективность. Твердый электролит предотвращает утечки и коррозию, а литиевый сплав увеличивает плотность энергии.
Преимущества аккумуляторов от TDK
- По словам компании оксидные твердые электролиты делают аккумуляторы «чрезвычайно безопасными». Материалы устойчивы к перегреву и утечкам.
- Оксидные электролиты более стабильны и не подвержены разложению.
- Благодаря меньшему размеру, аккумуляторы могут быть использованы в компактных устройствах. Например в беспроводных наушниках, слуховых аппаратах и смарт-часах. Иными словами — в любых устройствах, где каждый миллиметр пространства на счету.
- Увеличенная емкость обеспечивает более продолжительное время работы устройства без частой подзарядки.
TDK Corporation планирует начать производство новых твердотельных батарей под брендом CeraCharge. Процесс производства будет включать разработку конструкции аккумуляторов и пакетов, а также улучшение емкости батарей с использованием многослойной ламинации.
К сожалению, точные сроки начала производства и продаж пока не объявили официально. Но речь идет уже о готовой технологии, которую компания собирается внедрить в реальный производственный цикл.
Безопасность превыше всего
Устройства с аккумулятором от TDK будут максимально безопасными для использования благодаря оксидному твердому электролиту. Они не содержат жидких компонентов, которые могут протекать или испаряться. Риски возгораний минимальны, в отличие от традиционных литий-ионных аккумуляторов с жидким электролитом. Последние не так уж и редко воспламеняются, к тому же тушить их крайне сложно. А вот твердые оксидные электролиты еще и более устойчивы к высоким температурам.
Кроме того, в твердотельных аккумуляторах с оксидными электролитами значительно снижен риск образования дендритов — игольчатых наростов лития, которые тоже могут привести к короткому замыканию и возгоранию. В традиционных литий-ионных аккумуляторах дендриты могут пробивать сепараторы и представлять опасность для человека.
Цель TDK — использовать новую технологию для замены существующих батареек-таблеток, обеспечивающих питание портативных устройств. Более того, новые аккумуляторы уже соответствуют регламентам ЕС, требующим замены первичных батарей на перезаряжаемые. Это способствует снижению воздействия на окружающую среду.
Не только TDK
Есть и другие разработки. Профессор Соджин Парк из Корейского института науки и технологий (KAIST) и его команда провели исследования, результаты которых были опубликованы 15 февраля 2024 года в журнале Small. Команда профессора Парк разработала метод создания стабильных твердотельных аккумуляторов с использованием ультратонких литиевых анодов. Эти аккумуляторы показали стабильную электромеханическую производительность, что значительно повышает безопасность и долговечность устройств: от электронных часов до электромобилей.
Ученые из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) под руководством профессора Ли создали многослойный аккумулятор, который предотвращает образование дендритов — наростов лития, которые могут снижать эффективность и безопасность аккумуляторов. Технология многослойного аккумулятора подразумевает, что разные материалы с различной стабильностью расположены между анодом и катодом.
Аккумуляторы, созданные по этой технологии, могут заряжаться всего за 10 минут и сохранять 80% своей емкости после 6000 циклов зарядки-разрядки. Это значительно превышает показатели традиционных литий-ионных аккумуляторов. Технология ученых была лицензирована стартапом из Гарварда, Adden Energy, для коммерческого использования. Adden Energy уже работает над масштабированием технологии и созданием аккумуляторов для электронных устройств.
Над усовершенствованием твердотельных аккумуляторов работают не только ученые. Корпорация Toyota несколько лет развивает технологии твердотельных аккумуляторов для электромобилей, пытаясь увеличить дальность пробега до 1200 км и сократить время зарядки до 10 минут. Планируется, что массовое производство начнется в 2027 году.
Южнокорейская Samsung SDI не отстает. Компания представила свою дорожную карту по массовому производству твердотельных аккумуляторов, нацеленных на достижение высокой плотности энергии до 900 Втч/л. Samsung SDI планирует запустить производство в ближайшие годы.
Также над твердотельными аккумуляторами работают тайваньская компания ProLogium, немецкий автоконцерн Volkswagen, нидерландский стартап LionVolt и другие. Все они осознают значительный потенциал твердотельных аккумуляторов для улучшения производительности, безопасности и долговечности как для носимых устройств, так и электромобилей. Вероятно, кто первым сможет выйти на рынок — станет победителем в этой гонке.
Читайте также
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/articles/823418/
Добавить комментарий