В NASA создали твердотельный аккумулятор, значительно превосходящий литийионные аналоги

Исследователи из Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США, работающие в рамках проекта Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety (SABERS), добились прогресса в разработке инновационного аккумулятора — более лёгкого, эффективного и безопасного в сравнении с аналогами, используемыми сейчас в промышленности. Речь идёт о твердотельном аккумуляторе, который по характеристикам значительно превосходит литийионные аналоги.

Источник изображения: NASA

Производительность аккумуляторов является ключевым аспектом в разработке экологически чистых видов транспорта, таких как электрические самолёты. Батареи должны хранить огромное количество энергии, необходимой для питания самолёта, при этом они должны иметь небольшую массу и разряжаться с определённой скоростью.

Для создания такого аккумулятора в SABERS использовали инновационные материалы, которые прежде не применялись в этой сфере. За счёт этого исследователям удалось добиться существенного прогресса. За последний год им удалось сократить скорость разряда батареи сначала в 10 раз, а потом ещё в 5 раз, приближая разработку к цели — созданию батареи для питания самолёта.

Использование инновационных материалов также позволило внести ряд изменений в конструкцию и способ упаковки твердотельных аккумуляторов. Это помогло уменьшить их массу и увеличить ёмкость. Вместо того, чтобы размещать каждый отдельный элемент аккумулятора в отдельном стальном корпусе, как это делается в случае с литийионными батареями, все элементы аккумулятора SABERS могут быть уложены вертикально внутри одного корпуса. Используя такой подход, исследователи наглядно показали, что твердотельные батареи могут питать машины с мощностью 500 Вт·ч/кг — вдвое больше, чем у современных электромобилей.

«Такая конструкция не только устраняет 30-40 % массы батареи, но и позволяет нам удвоить или даже утроить энергию, которую она может хранить, что значительно превосходит возможности литийионных батарей, которые считаются передовыми», — сообщил один из участников проекта SABERS Рокко Виджано (Rocco Viggiano).

Безопасность является ещё одним из ключевых требований для использования батарей в электрических самолётах. В отличие от литийионных аккумуляторов, твердотельные батареи не загораются при физическом повреждении и могут продолжать работать даже в таком состоянии. Исследователи SABERS испытали свою батарею при разных давлениях и температурах. В итоге было установлено, что она может работать при температурах почти в два раза более высоких, чем литийионные аккумуляторы, причём без необходимости задействования сложных систем охлаждения.