В рамках спонсорской программы Китайского стипендиального совета (CSC) ученый Шичень Ю из Института исследований энергетики и климата им. Юлиха разработал концепцию твердотельной батареи, которая позволяет в десять раз увеличить токи зарядки и разрядки, чем было описано ранее в специальной литературе. Таким образом, обеспечивается зарядка менее чем за час, хотя ранее считалось, что требуется около десяти часов.
Улучшение было достигнуто за счет того, что все компоненты состоят из фосфатных соединений, которые очень хорошо сочетаются химически и механически. Жидкий электролит обычных литий-ионных батарей обеспечивает очень хороший контакт между электродами. И напротив, такое полное соединение двух твердых тел в принципе невозможно, поэтому сопротивление при переходе между электродами и электролитом в твердотельных батареях значительно выше. Однако этот тип батареи дает значительные преимущества с точки зрения используемых материалов, обычно нетоксичных и относительно недорогих, и, прежде всего, из-за его низкой теплочувствительности, как безопасность, надежность и долговечность.
Ученые из рабочей группы Хермана Темпеля разработали теперь уже запатентованное сочетание материалов, в которых анод, катод и электролит состоят из различных фосфатных соединений. Это обеспечивает скорость зарядки более 3C при емкости около 50 миллиампер-часов на грамм (мАч / г). Фосфатные электроды наносятся на твердом электролите с обеих сторон трафаретной печатью. При первых тестах аккумуляторная батарея сохраняла 84% своей емкости после 500 циклов зарядки и разрядки. «Здесь еще есть потенциал для улучшения. Теоретически возможно достичь потерь менее одного процента,» — говорит доктор Шичень Ю.
Директор Института профессор Рюдигер-А. Айхель также убежден в преимуществах новой концепции батареи. «Плотность энергии в настоящее время очень высока и составляет около 120 миллиампер-часов на грамм (мАч / г), хотя она по-прежнему немного ниже, чем у сегодняшних литий-ионных батарей», — объясняет Айхель. Наряду с применением разработки в электрических автомобилях представитель темы «Аккумуляторные системы хранения электроэнергии» из Ассоциации Гельмгольца также рассматривает возможности применения твердотельных батарей в других областях: «Твердотельные батареи в настоящее время разрабатываются под высоким давлением в качестве энергоносителей для электромобилей следующего поколения, но мы считаем, что твердотельные батареи кроме этого могут найти применение и в других областях применения, где есть зависимость от длительного срока службы и безопасной работы, например, в медицинской технике или интегрированных компонентах в области «умного дома», — говорит Айхель.
Источник: http://www.chemie.de/news/1157007/schnellladefaehige-festkoerperbatterie-entwickelt.html