В понедельник компания Samsung Electronics сообщила, что её исследовательское подразделение Samsung Advanced Institute of Technology разработало технологию выпуска усовершенствованных литиево-ионных аккумуляторов. Без ухудшения ключевых характеристик современных литиево-ионных аккумуляторов удалось ускорить как время заряда, так и ёмкость новых батарей. Сообщается, что новые аккумуляторы будут набирать ту же ёмкость всего за 12 минут вместо одного часа, как сейчас, а ёмкость батарей при этом увеличится примерно на 45 %.
Технология производства покрытия из графеновых шариков (Nature, Samsung)
Созданная в Samsung технология защищена патентами в США и в Южной Корее. Она опирается на использование графена. Графен, как известно, обладает в 140 раз лучшей проводимостью электронов, чем полупроводниковые материалы. Это сравнение уместно, поскольку одними из перспективных аккумуляторов считаются твердотельные аккумуляторы с полупроводниковыми электродами. В случае новой разработки Samsung оба обычных электрода — анод и никелевый катод — равномерно покрываются слоем так называемых графеновых шариков. Электролит остаётся прежним, но графеновое покрытие даёт возможность увеличить токи, ёмкость и расширить эксплуатационный диапазон температур.
Графеновые шарики образуются методом химического осаждения в вакууме из газовой фазы (CVD). Это графеновые образования вокруг диоксида кремния, который служит центром для роста шаров из графена. Новое покрытие для анода обещает поднять ёмкость аккумуляторов до 716,2 мА·ч/г, а заполнение аккумуляторной ячейки графеновыми шариками позволяет на 27,6 % повысить объёмную плотность запасаемой энергии. В перспективе это позволит довести характеристики серийных аккумуляторов до 800 Вт·ч/Л. При этом после 500 циклов заряда при температуре 60 градусов по Цельсию ёмкость падает лишь до 78,6 % от первоначальной — это хороший результат (подробнее в статье на сайте Nature).
Графеновые шарики под микроскопом, верхний масштаб 2 мкм, нижний 200 нм (Nature, Samsung)
Поддержка высоких рабочих температур без ускоренной деградации и без повышения риска возгорания открывает перед новой технологией двери в аккумуляторы для электромобилей и гибридных автомобилей. Впрочем, в Samsung пока не прогнозируют сроки перевода данной технологии на коммерческие рельсы. Это одна из многих возможностей для перехода на следующий уровень качества аккумуляторов. Станет она ключевой или нет, покажет только время.
