В США создали лучший анод для литиевых батарей без китайского графита — электрокары станут автономнее и будут быстрее заряжаться

[Ippolitovich]

Американские компании Group14 Technologies (поддерживается Porsche) и Sionic Energy объявили о крупном прорыве в области кремниевых анодов для литийионных аккумуляторов. Они разработали 100-процентно кремний-углеродный анод, полностью исключающий графит — традиционный материал, в основном производимый в Китае. Технология уже прошла испытания и готова к продажам. Новых линий для сборки аккумуляторов не нужно — всё работает на старых.

 

Аноды накапливают заряд (электроны), и от них зависит ёмкость аккумуляторов, скорость заряда и масса (основной вес аккумулятора приходится на анод). Компания Group14 Technologies не новичок в разработке анодных материалов и уже поставляет их для производства опытных аккумуляторов, включая аноды с высоким содержанием кремния.

С кремнием были проблемы — электрод разбухал в процессе эксплуатации батарей, и это вело к деградации ёмкости. Новый анодный материал и сопутствующий ему электролит компании Sionic исправили эти недостатки, что подтверждено экспериментами. В частности, испытаны ячейки ёмкостью 4, 10 и 20 А·ч при эксплуатации с нагревом до 45 °C и 60 °C — иначе говоря, в достаточно опасных для литиевых элементов условиях.

Опытные батареи смогли показать энергоёмкость до 400 Вт·ч/кг (против обычных 200–300 Вт·ч/кг), выдерживали 1200 циклов заряда и заряжались менее чем за 10 минут. Фактически они смогли накапливать на 55 % больше энергии при той же массе, что и классические литиевые аккумуляторы. При этом они не требуют графита для изготовления анода — только кремний и углерод, что вычёркивает Китай из критической цепочки поставок сырья для выпуска аккумуляторов в США.

 

 

Повышенную ёмкость легко конвертировать в дальность пробега электромобилей, чем компания намерена заинтересовать производителей электрокаров. Она рассчитывает, что батареи с новым анодом появятся в электромобилях уже в 2026 году, а в 2027 году технологию возьмут на вооружение производители систем хранения энергии.

Впрочем, технология уже применяется в специальных проектах: в гиперкаре McMurtry Spéirling с батареей 100 кВт·ч и, вероятно, появится в Mercedes-Benz EQG (но от другого разработчика батарей — по технологии Sila). Таким образом, даже до появления хвалёных твердотельных батарей кремниевые аноды могут стать ближайшим крупным шагом в эволюции электромобильных аккумуляторов.