В IBM Research представили новий тип потужного акумулятора

Днями в IBM Research представили нову розробку батареї. Нове дослідження може допомогти усунути потребу у важких металах у виробництві акумуляторів і трансформувати довгострокову стійкість багатьох елементів нашої енергетичної інфраструктури.

Багато матеріалів для акумуляторів, враховуючи важкі метали, як-от нікель і кобальт, представляють величезний екологічний та гуманітарний ризик. Зокрема, кобальт, поклади якого широко поширені в Центральній Африці, а видобувається він із порушенням усіх мислимих і немислимих норм, та й до того при цьому експлуатується дитяча праця.

Взявши за основу три нових запатентованих матеріали, команда в IBM Research змогла створити склад для нового акумулятора. Ці матеріали можуть бути вилучені з морської води, закладаючи майбутню основу для менш інвазивних методів пошуку компонентів.

Під час первинних випробувань було доведено, що новий тип не просто може, а перевершує можливості літій-іонних батарей за низкою окремих категорій, враховуючи нижчі витрати на виробництво, швидший час зарядки, вищу потужність і щільність енергії, високу енергоефективність і низьку займистість.

Конструкція нової батареї використовує катодний матеріал без кобальту й нікелю, а також безпечний рідкий електроліт з високою температурою спалаху. Ця унікальна комбінація продемонструвала здатність пригнічувати дендрити металевого літію під час зарядки, тим самим зменшуючи займистість, яка вважається досить істотним недоліком при використанні металевого літію в якості матеріалу анода.

Це відкриття має значний потенціал для акумуляторів електромобілів. Поточні тести показують, що для досягнення 80% рівня заряду батареї потрібно менше п’яти хвилин. З огляду на низькі витрати на виробництво батареї, можливо, і дешеві електромобілі можуть стати реальністю.

На ринку літальних апаратів і електричних літаків, який швидко розвивається, вкрай важливий доступ до батарей із дуже високою щільністю потужності, які можуть швидко масштабувати навантаження. Оптимізована для цього нова конструкція батареї має більше 10 000 Вт/л, перевершуючи навіть найпотужніші літій-іонні батареї. Крім того, тести показали, що ця батарея може бути розрахована на дуже тривалий термін служби, що робить її ідеальним варіантом для інтелектуальних енергосистем і нових енергетичних інфраструктур, де довговічність і стабільність є ключовими.

• Компанія Tesla відкрила доступ до своїх патентів
• [CES 2019] Перший комерційний квантовий комп’ютер IBM вийшов за межі лабораторій

У цілому ця батарея продемонструвала здатність перевершувати існуючі літій-іонні батареї не тільки в названих вище областях застосування, але й, підбиваючи коротко підсумки, можна сказати наступне:

• у батареї нижча вартість: матеріали з активним катодом мають тенденцію коштувати дешевше, оскільки вони не містять кобальту, нікелю та інших важких металів
• прискорена зарядка: потрібно менше п’яти хвилин, щоб досягти 80% стану заряду, без шкоди для конкретної акумуляторної батареї
• висока щільність потужності: більше 10 000 Вт/л. (Перевищення рівня потужності, якого може досягти технологія літій-іонних акумуляторів)
• висока об’ємна щільність енергії: понад 800 Вт*год/л, що можна порівняти із сучасним літій-іонним акумулятором.
• чудова енергоефективність: більше 90% (розраховується, виходячи зі співвідношення енергії для розрядки батареї та енергії для зарядки батареї)
• низька займистість електроліту

Щоб перевести цю нову батарею з ранніх етапів дослідницьких наукових робіт на комерційну розробку, IBM Research об’єдналася з Mercedes-Benz Research і Development North America, Central Glass (одним із провідних постачальників акумуляторних електролітів у світі) і Sidus (виробником батарей), щоб створити нову екосистему розробки акумуляторів наступного покоління. Хоча плани щодо подальшого розвитку цієї батареї ще знаходяться на стадії дослідження, ми сподіваємося, що ця багатообіцяюча екосистема допоможе втілити цю ідею в життя.