Станфорд: Намалихме теглото на токоотводите в литиево-йонните клетки с 80 процента. Енергийната плътност се увеличава с 16-26 процента.

Учени от Станфордския университет и Станфордския център за линейни ускорители (SLAC) решиха да свият литиево-йонните клетки, за да намалят теглото им и по този начин да увеличат съхранената енергийна плътност. За да направят това, те преработиха носещите слоеве навън: вместо широки листове от мед или алуминий, те използваха тесни метални ленти, допълнени със слой от полимер.

По-висока енергийна плътност в Li-ion без високи инвестиционни разходи

Всяка литиево-йонна клетка е ролка, състояща се от слой заряд-разряд/разряд, електрод, електролит, електрод и токоприемник в този ред. Външните части са метално фолио от мед или алуминий. Те позволяват на електроните да напуснат клетката и да се върнат в нея.

Учени от Станфорд и SLAC решиха да се съсредоточат върху колекционерите, тъй като теглото им често е няколко десетки процента от теглото на цялата връзка. Вместо медни листове, те използваха полимерни филми с тесни медни ленти. Оказа се, че е възможно да се намали теглото на колекторите с до 80 процента:

Класическата цилиндрична литиево-йонна клетка е дълга ролка, състояща се от няколко слоя. Учени от Станфорд и SLAC са намалили слоевете, които събират заряди и ги провеждат - токоприемници. Вместо медни листове те използваха полимерно-медни листове, обогатени с незапалими химикали (c) Yusheng Ye / Станфордски университет

Това не е всичко: към полимера могат да се добавят химически съединения, които предотвратяват запалването, а след това по-ниската запалимост на елементите е придружена от по-ниско тегло:

Станфорд: Намалихме теглото на литиево-йонните пантографи с 80 процента. Енергийната плътност се увеличава с 16-26 процента.

Запалимост на медно фолио, използвано в класическа литиево-йонна клетка и колектор, разработен от американски изследователи (c) Yusheng E / Станфордския университет

Изследователите казват, че рециклираните колектори могат да увеличат гравиметричната енергийна плътност на клетките с 16-26 процента (= 16-26 процента повече енергия за същата единица маса). Означава, че батерия със същия размер и енергийна плътност може да бъде с 20 процента по-лека от текущата.

В миналото са правени опити за оптимизиране на резервоара, но промяната им доведе до неочаквани странични ефекти. Клетките станаха нестабилни или беше необходим по-скъп електролит. Вариантът, разработен от учени от Станфорд, изглежда не създава такива проблеми.

Тези подобрения са в ранни проучвания, така че не очаквайте да се появят на пазара преди 2023 г. Те обаче изглеждат обещаващи.

Трябва да се добави, че Tesla също има интересна идея да събира заряда от метални слоеве. Вместо да използва тънки медни ленти по цялата дължина на ролката и да ги извежда само на едно място (в средата), той веднага ги изважда с помощта на припокрития отрязан ръб. Това кара зарядите да се движат на много по-малко разстояние (съпротивление!), А медта осигурява допълнителен пренос на топлина навън: