Установлена новая удельная емкость литиевых батарей

В данном контексте речь идет про экспериментальные ячейки, но когда разработка будет доведена до конвейера, запас хода электронных автомобилей значительно увеличится. К тому же при покупке комплекта тяговых аккумуляторов для электромобилей, стоимость их ощутимо снизится. Envia Systems (американская компания, которая тесно сотрудничает с General Motors) заявила,  что создала первую литиевую ячейку с улучшенными параметрами, которая перезаряжается. Центр вооружения ВМС США (Naval Surface Warfare Center Crane Division) провел независимый тест, который показал такие результаты. Опытная батарея компании Envia, имеющая номинальную вместимость (C) 45 А-ч (для нагрузки C/3), имеет удельную емкость диапазона от 378 до 418 Вт-ч/кг при нагрузках от C/3 до C/10.
Учитывая эти данные, показатели новых батарей в среднем составляют приблизительно 400 Вт-ч/кг. Это значительно выше, чем у современных аналогов серийных литиевых аккумуляторов. Исследователями компании Envia Systems  взяли в качестве стандартной точки ячейку Panasonic NCR18650A с расчётными данными в 245 Вт-ч/кг. Главный секрет аккумуляторов Envia – инновационные электроды, выполненные по оригинальным технологиям.
Катод является слоистым композитом Li2MnO3•LiMO2, который разработчики назвали «высокоёмким, богатым марганцем» — HCMR. Именно его удельная емкость (вместительность) составляет приблизительно 300 мА-ч/г. Это в два раза больше по сравнению с серийными катодами, используемыми для литиевых аккумуляторов (LiCoO2, LiMn2O4 или LiFePO4) стоимость которых выше.
Хотя в экспериментах были замечены более эффективные катоды, например для литиево-серных аккумуляторов, но, к сожалению, у них наблюдаются проблемы с длительностью эксплуатации. Зато катод HCMR, как утверждают разработчики, в силах выдерживать тысячи циклов при глубинах разряда до 80%.
Анодом новых батарей является композиционный материал кремния и углерода. В ряде различных опытов, разработчики батареи обратили внимание на высокую теоретическую емкость кремния, а точнее его способность к удерживанию большого количества атомов лития. Здесь уже проблемой стала разработка электрода, который будет способен работать длительное время без радикальных потерь своих свойств.
Кремниевый анод от компании Envia Systems продемонстрировал удельную емкость в размере 1530 мА-ч/г. Важно отметить, что даже спустя 300 циклов разряда и заряда он сберег 91% своей изначальной емкости.
Компания Envia Systems не остановилась на разработке электрода, ее работниками был также разработан электролит, который может оставаться стабильным и при более высоких напряжениях (до 5,2 В) чем стандартные электролиты (4,3 В). Разработка этого электролита и стала дополнительным фактором в росте емкости анода.
Длительность эксплуатации готовой литиевой ячейки оказалась вполне удовлетворительной. При глубине разряда 80% и нагрузках С/З она превысила свыше 400 циклов разряда/заряда. При этом емкость ее понизилась всего лишь с 45-46 до 27-28 А-ч.
Конечно, это не самый идеальный вариант для применения в автомобилях, но используя новую батарею, электромобили смогут проезжать в 2,5-3 раза большие расстояния на одной зарядке, хотя вес аккумуляторов будет оставаться прежним. Соответственно заряд автомобилей будет производиться реже и, возможно, даже не ежедневно.
Компания Envia Systems продолжит конкретизировать состав и детали в строении своих батарей и будет стремиться успешно выпустить инновацию на широкий рынок. Эта калифорнийская компания заявляет, что ячейки литиевых батарей при массовом производстве будут стоить $180 за кВт-ч, а в перспективах (ближе к 2016 году) их стоимость составит $125. Напомним для сравнения, что сейчас в электромобилях используются литиевые батареи стоимостью $250-350 за кВт-ч, в то время, как их удельная емкость составляет всего лишь 80-150 Вт-ч/кг. Следует не забывать, что все работы над новыми накопителями велись за счет агентства по передовым исследованиям  в министерстве энергетики США (ARPA-E).