До массового производства литиево-ионных батарей Enevate с кремниевыми анодами осталось пять лет

Быстро только сказка сказывается. Шесть лет назад стало известно об американской компании Enevate, которая разрабатывала литиево-ионные батареи с кремниевыми анодами. Новая технология обещала повышенную плотность хранения энергии и быструю зарядку. С тех пор продолжается совершенствование технологии и берега уже видны. До практического внедрения новых аккумуляторов осталось не больше 5 лет.

Как сообщает сайт IEEE Spectrum со ссылкой на Enevate, аккумуляторной технологией компании заинтересовались крупные производители автомобильной промышленности, в частности компании Renault, Nissan и Mitsubishi, а также производители аккумуляторов LG Chem и Samsung. Все они выступают инвесторами Enevate. Разработка технологии началась около 10 лет назад. Если в автомобилях она появится, как обещают, в 2024–2025 годах, то путь от проекта к его воплощению составит 15 лет.

Кстати, в консультационный совет компании Enevate входит один из трёх нобелевских лауреатов 2019 года по химии ― Джон Гуденаф (John Goodenough), который получил престижную награду за достижения в области разработки литиево-ионных аккумуляторов. В разработке аккумуляторной технологии Enevate он участвовал задолго до того, как получил эту награду, так что в Enevate он не играет роль «свадебного генерала», а занимается делом. И, чего греха таить, после присуждения премии в глазах инвесторов придаёт компании намного больше веса.

Идея Enevate заключается в том, чтобы создать анод преимущественно из кремния. Кремний может накапливать ионы до рекордной плотности хранения энергии и делать это намного быстрее, чем аноды из других материалов (вероятно, за исключением более дорогого графена). Литиево-ионная батарея Enevate до 75 % своей ёмкости заряжается за 5 минут. Также она обладает на 30 % большим запасом энергии, чем современные литиево-ионные аккумуляторы. В компании этот параметр заявляют на уровне 350 Вт·ч/кг. Теоретически электромобиль на аккумуляторах Enevate смог бы проехать 400 км после 5-минутной зарядки аккумулятора.

Секрет батареи Enevate заключается в особом строении анода. Слой кремния в составе анода имеет толщину от 10 до 60 мкм и он необычайно пористый. Это повышает как мобильность ионов в аноде, так и рост плотности хранения энергии. Также пористая структура останавливает разрушительные процессы в кремнии, которые происходят в процессе заряда и разряда аккумуляторов.

Край пористого кремниевого анода Enevate с медной фольгой посередине

Кроме этого кремниевый слой анода защищён с двух сторон слоем графита. Графит предотвращает разрушительный контакт кремния с электролитом. Главным недостатком аккумуляторов Enevate было быстрое разрушение кремниевого слоя анода. Так, после первого цикла заряда и разряда аккумулятор терял 7 % ёмкости. Пористая структура кремниевого слоя анода призвана побороть этот недостаток, но насколько компания улучшила количество циклов заряда и разряда, не уточняется. Будем надеяться, что компании хватит обещанных четырёх или пяти лет, чтобы довести технологию до коммерческого производства.