Компания SolidEnergy Systems, основанная выпускниками Массачусетского технологического института, разработала аккумуляторную батарею с вдвое большей емкостью по сравнению с литиево-ионной батареей аналогичных габаритов и веса и планирует выпустить ее на потребительский рынок. Для того чтобы добиться увеличения емкости, исследователи отказались от графитового анода батареи и заменили его анодом, сконструированным из фольги, изготовленной из лития.
Данный материал способен аккумулировать большее количество ионов и, следовательно, обеспечивать более высокую емкость по сравнению с батареей, в которой анод выполнен из графита.
В октябре 2015 г. SolidEnergy продемонстрировала первый работающий прототип батареи для смартфонов с литиевым анодом. Батарея предлагала в два раза большую емкость по сравнению с аналогичной литиево-ионной батареей. При размере в половину батареи Apple iPhone 6 она выдавала 2 А-ч, тогда как батарея в iPhone 6, с вдвое большими размерами, — 1,8 А-ч.
Компании удалось привлечь $12 млн от инвесторов на свои разработки.
В 2017 г. она планирует вывести разработанные в стенах своей лаборатории батареи для смартфонов на коммерческий рынок. Компания также ведет работу над элементами питания для еще более маленьких устройств — «умных часов», фитнес-трекеров и прочей носимой электроники.
До этого времени, в ноябре 2016 г., SolidEnergy рассчитывает выпустить первую батарею для беспилотников.
Инженеры уже давно поняли, что использование металлического лития в электродах позволяет повысить емкость. Однако при взаимодействии металла с жидким электролитом он разрушается, что в итоге ведет к короткому замыканию.
Для того чтобы этого избежать, разработчики стали изучать перспективы использования твердого электролита, изготовленного из полимеров. Однако он обладает меньшей проводимостью, и для его эффективной работы необходима более высокая рабочая температура.
Еще одна проблема заключается в том, что разработанные до настоящего момента батареи с анодом из металлического лития обладали достаточно крупными габаритами и весом.
Решение удалось найти профессору Массачусетского технологического института Дональду Садовею. Он внес несколько ключевых изменений в конструкцию батареи и изменил химический состав, что легло в основу технологии SolidEnergy.
Главная инновация — использование тонкой фольги из металлического лития. Анод из такого материала оказался в пять раз меньше анода в традиционной литиево-ионной батарее. Это позволило вдвое уменьшить габариты элемента питания.
Но продолжала существовать другая проблема — для работы батареи по-прежнему требовалась достаточно высокая температура, около 80 градусов по Цельсию.
Это препятствие исследователям удалось преодолеть благодаря разработанному им бинарному электролиту — анод был покрыт специальным составом, который не требовал нагрева для работы анода. В свою очередь, традиционный электролит был заменен на инновационный квази-ионный электролит, не подвергающийся горению.
