В IBM Research представили новый тип мощного аккумулятора

На днях в IBM Research представили новую разработку батареи. Новое исследование может помочь устранить потребность в тяжелых металлах в производстве аккумуляторов и трансформировать долгосрочную устойчивость многих элементов нашей энергетической инфраструктуры.

Многие материалы для аккумуляторов, включая тяжелые металлы, такие как никель и кобальт, представляют огромный экологический и гуманитарный риск. В частности, кобальт, залежи которого широко распространены в Центральной Африке, а добывается он с нарушением всех мыслимых и немыслимых норм, да и к тому при этом эксплуатируется детский труд.

Взяв за основу три новых запатентованных материала, команда в IBM Research смогла создать состав для нового аккумулятора. Данные материалы могут быть извлечены из морской воды, закладывая будущую основу для менее инвазивных методов поиска компонентов.

В ходе первоначальных испытаний было доказано, что новый тип не просто может, а превосходит возможности литий-ионных батарей по ряду отдельных категорий, включая более низкие затраты на производство, более быстрое время зарядки, более высокую мощность и плотность энергии, высокую энергоэффективность и низкую воспламеняемость.

Конструкция новой батареи использует катодный материал без кобальта и никеля, а также безопасный жидкий электролит с высокой температурой вспышки. Эта уникальная комбинация продемонстрировала способность подавлять дендриты металлического лития во время зарядки, тем самым уменьшая воспламеняемость, которая считается довольно существенным недостатком при использовании металлического лития в качестве материала анода.

Это открытие имеет значительный потенциал для аккумуляторов электромобилей. Текущие тесты показывают, что для достижения 80% уровня заряда батареи требуется менее пяти минут. Учитывая низкие затраты на производство батареи, возможно, и дешевые электромобили могут стать реальностью.

На быстро развивающемся рынке летательных аппаратов и электрических самолетов крайне важен доступ к батареям с очень высокой плотностью мощности, которые могут быстро масштабировать нагрузку. Оптимизированная для этого новая конструкция батареи имеет более 10 000 Вт/л, превосходя даже самые мощные литий-ионные батареи. Кроме того, тесты показали, что эта батарея может быть рассчитана на очень длительный срок службы, что делает ее идеальным вариантом для интеллектуальных энергосистем и новых энергетических инфраструктур, где долговечность и стабильность являются ключевыми.

• Компания Tesla открыла доступ к своим патентам
• [CES 2019] Первый коммерческий квантовый компьютер IBM вышел за пределы лабораторий

В целом эта батарея продемонстрировала способность превосходить существующие литий-ионные батареи не только в выше перечисленных областях применения, но и, подводя кратко итоги, можно сказать следующее:

• у батареи более низкая стоимость: материалы с активным катодом имеют тенденцию стоить дешевле, поскольку они не содержат кобальта, никеля и других тяжелых металлов
• ускоренная зарядка: требуется менее пяти минут, чтобы достичь 80% состояния заряда, без ущерба для конкретной аккумуляторной батареи
• высокая плотность мощности: более 10 000 Вт/л. (превышение уровня мощности, которого может достичь технология литий-ионных аккумуляторов)
• высокая объемная плотность энергии: более 800 Вт*ч/л, что сопоставимо с современным литий-ионным аккумулятором.
• превосходная энергоэффективность: более 90 % (рассчитывается исходя из соотношения энергии для разрядки батареи и энергии для зарядки батареи)
• низкая воспламеняемость электролита

Чтобы перевести эту новую батарею с ранних этапов исследовательских научных работ в коммерческую разработку, IBM Research объединилась с Mercedes-Benz Research и Development North America, Central Glass (одним из ведущих поставщиков аккумуляторных электролитов в мире) и Sidus (производителем батарей), чтобы создать новую экосистему разработки аккумуляторов следующего поколения. Хотя планы по дальнейшему развитию этой батареи еще находятся на стадии исследования, мы надеемся, что эта многообещающая экосистема поможет воплотить эту идею в жизнь.