Новий підхід, розроблений дослідниками з Інституту Макса Планка, потенційно може прокласти шлях до переходу від 2D-токознімачів з фольги, які використовуються в сучасних літій-іонних батареях, до струмознімачів з флісу. Інновація може призвести до появи батарей нового покоління, що перезаряджаються, з високою щільністю енергії, вищою швидкістю зарядки, збільшеним часом роботи і більш тривалим терміном служби.
В основі інновацій команди лежить процес, розроблений Йоахімом Спатцем, директором Інституту медичних досліджень Макса Планка. У результаті виходять дуже тонкі металеві волокна, які можна використовувати для виготовлення більш товстих акумуляторних елементів.
Металеві волокна, що мають хорошу електропровідність, потім переробляються в щільну провідну металеву сітку і заповнюються активним матеріалом анода або катода. Такі електроди дозволяють збільшити товщину акумуляторних елементів більш ніж до 2 мм, що у 10 разів перевищує товщину елементів, які зазвичай використовуються.
Активний матеріал, важливий для зберігання енергії, наразі становить лише 60% ваги літій-іонного акумулятора.
Але новий дизайн розроблений в Інституті медичних досліджень ім. Макса Планка, знижує вміст металу та збільшує частку активного матеріалу у загальній вазі батареї.
Металеві сітки мають значно більшу площу поверхні, ніж звичайні струмознімачі, тому батареї з такими струмознімачами можна заряджати і розряджати набагато швидше. Крім того, металева сітка робить літій-іонні акумулятори безпечнішими за рахунок зниження електричного опору електродів та підвищення їх механічної стабільності, усунення несприятливих гарячих точок при виділенні тепла, а також електричних та механічних навантажень.
Дослідники заявили, що нові батареї є ресурсозберігаючими через «значно знижену витрату матеріалів та надзвичайно енергозберігаючий виробничий процес». Стверджується, що електроди завтовшки в міліметр значно збільшують термін служби батареї , а також до 30% знижують матеріальні витрати на кіловат-годину.
Активний матеріал і матове волокно як струмознімач мають високу еластичність і здатні адаптуватися до змін обсягу під час зарядки і розрядки. Повідомляється, що це запобігає передчасному старінню батареї.
Хоча інновація може використовуватися як вбудована технологія для існуючих виробничих ліній, за словами дослідників, вона не обмежується сучасними літій-іонними батареями. Надтонкі металеві сітчасті електроди також мають великий потенціал для інших хімічних елементів акумуляторів, таких як твердотільні літій-металеві акумулятори або натрій-іонні акумулятори.
Нещодавно створена дочірня компанія інституту Batene GmbH, ліцензувала технологію через центральну компанію з передачі технологій Max Planck Innovation, і тепер займається її маркетингом. Вона вже отримала початкове фінансування у розмірі 10 мільйонів євро.
Також стартап отримав ексклюзивну ліцензію на відповідні права на розробку та продаж технологій. Після успішних демонстрацій компанія готова до створення більших виробничих потужностей для електродів з металевого нетканого матеріалу для подальшого розвитку технології.
Джерело: pv-magazine.com
