Опрос
|
реклама
Быстрый переход
95,6 % ёмкости после 1000 циклов зарядки: учёные нашли добавку, которая резко замедляет деградацию литиевых аккумуляторов
08.09.2026 [11:42],
Алексей Разин
Поиск новых вариантов химического состава тяговых аккумуляторов в основном направлен на повышение плотности хранения заряда, но некоторые исследования сосредоточены на увеличении их ресурса. По крайней мере, японские учёные нашли добавку для графитовых анодов литийионных аккумуляторов, которая помогает сохранить остаточную ёмкость на уровне 95,6 % даже после 1000 циклов зарядки. 
Источник изображения: Unsplash, Igor Omilaev Деградация тяговых батарей в процессе эксплуатации является давно известной проблемой, хотя у современных электромобилей она и не так сильно выражена, чтобы серьёзно омрачать жизнь первого владельца. Специалистам японского исследовательского института JAIST удалось разработать добавку в химический состав графитового анода, которая при первых нескольких зарядных циклах позволяет формировать на его поверхности защитную плёнку, предотвращающую деградацию с прежней скоростью. Вещество носит обозначение пентафторфенил тиофен имина (FPTI). Данный защитный слой позволяет ионам лития передвигаться между электролитом и анодом, не вступая в нежелательные химические реакции. Нестабильность данного слоя приводит к тому, что увеличивается потребление активного лития и растёт электрическое сопротивление, ускоряя процесс потери остаточной ёмкости аккумуляторной ячейки. В ходе эксперимента FPTI был добавлен в электролит литийионного аккумулятора в концентрации от 2 до 4 мг на миллилитр. Эта добавка привела к формированию более стабильного и при этом электропроводного покрытия на поверхности графитового анода. Сложный молекулярный состав добавки по-разному влияет на изменение свойств тягового аккумулятора. Компоненты на основе серы и имина входят в состав защитного слоя, а фтор обогащает соединения лития на поверхности. В совокупности это позволяет сократить паразитные химические реакции и способствует более гладкому перемещению ионов и лития через интерфейс «электрод – электролит». Графитовые аккумуляторные ячейки с концентрацией 2 мг FPTI на миллилитр сохранили 89,4 % начальной ёмкости после 1000 циклов зарядки. Увеличение концентрации до 4 мг позволило поднять остаточный ресурс до 95,6 %. Контрольный же образец без добавления PFTI сохранил только 62,7 % начальной ёмкости после 1000 циклов зарядки, и уже после 350 циклов демонстрировал выраженную отрицательную динамику. Непосредственное добавление PFTI в электролит, однако, привело к повышению сопротивления в катоде и ухудшило характеристики ячейки типа NMC. Исследователи выяснили, что добавка эффективно работает только на этапе подготовки графитового анода. Только после этого нужно приступать к сборке аккумуляторных ячеек с использованием стандартного по составу электролита. Образец ячейки с концентрацией PFTI в размере 4 мг/мл продемонстрировал увеличение плотности хранения заряда с базовых 130 до 233 Вт·ч/кг. Снижение концентрации добавки до 2 мг/мл ограничило рост плотности хранения заряда до 192 Вт·ч/кг. Безусловно, для успешного внедрения этой добавки в состав серийно выпускаемых аккумуляторных ячеек потребуются масштабные испытания, но эксперимент сам по себе показывает, что у классических литийионных батарей есть хороший потенциал для дальнейшего улучшения эксплуатационных характеристик. CATL нацелилась на литий-воздушные аккумуляторы, сравнимые с бензином по энергоёмкости
06.06.2026 [10:15],
Геннадий Детинич
На недавнем форуме Powering the Nation главный научный сотрудник китайской CATL, академик У Кай (Wu Kai), объявил, что следующей целью компании станет разработка технологии производства литий-воздушных аккумуляторов. Максимальная теоретическая энергоёмкость таких батарей достигает 12 000 Вт·ч/кг, что лишь незначительно ниже, чем у бензина (13 000 Вт·ч/кг). С такими аккумуляторами проблема частых зарядок электрокаров уйдёт в прошлое. 
Источник изображения: Institute of Science and Technology Как известно, в этом году компания CATL приступает к массовому производству натрий-ионных аккумуляторов, которые в плане доступности сырья намного превосходят классические литий-ионные батареи. К этому компания шла около шести лет, что подтверждает её способность в будущем повторить успех в сфере производства литий-воздушных аккумуляторов. Суть литий-воздушной батареи заключается в экономии на электролите и компонентах электродов во всех смыслах: вместо тяжёлого катодного материала с никелем, кобальтом или марганцем используется литиевый металлический анод, а кислород из воздуха участвует как реагент на стороне катода. Поэтому, в частности, такие аккумуляторы иногда называют «дышащими»: батарея как бы берёт кислород извне при разряде и должна отдавать его обратно при заряде. Характеристики будущих «дышащих» аккумуляторов впечатляют донельзя: их теоретическая энергоёмкость достигает 12 000 Вт·ч/кг, то есть почти на уровне бензина, у которого этот показатель около 13 000 Вт·ч/кг. Для сравнения, современные массовые литий-ионные аккумуляторы обеспечивают примерно 250–270 Вт·ч/кг, а от твёрдотельных ожидают около 500 Вт·ч/кг. Литий-воздушные аккумуляторы кратно поднимут этот потолок. 
Источник изображения: Argonne National Laboratories Литий-воздушные аккумуляторы изучались в 70-х годах прошлого века. Препятствием для их коммерциализации стала высочайшая чувствительность к влажности воздуха и атмосферному углекислому газу. И это не говоря о традиционных «детских» болезнях аккумуляторов — быстрой деградации катализаторов, малому числу циклов заряда и нестабильность лития в составе электродов. В последние годы интерес учёных к технологии литий-воздушных батарей позволил добиться ряда прорывов, на что, в частности, делает ставку CATL — работать есть над чем и прогресс выглядит уже не призрачным. В случае успеха электромобили получат тяговые аккумуляторы с запасом хода от одной зарядки свыше 1600 км. Это решит проблему частых подзарядок электрокаров и, наконец, сделает электромобиль таким же удобным в эксплуатации, как машины на ДВС. А уж как ждёт таких батарей авиация! Это даже не передать словами… В Китае разработали присадку для литий-серных аккумуляторов — они стали вдвое энергоёмче литий-ионных
14.05.2026 [11:32],
Геннадий Детинич
Китайские исследователи представили перспективную литий-серную батарею нового поколения, способную вдвое увеличить дальность полёта беспилотников по сравнению с современными литий-ионными аналогами. Это одно из важнейших направлений в разработке перспективных аккумуляторов, которое обещает сделать их лучше современных аналогов, а также безопаснее и дешевле. В этом учёным помогла открытая ими «секретная» присадка для электролита. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews Разработка создана командой из Международной школы аспирантов Университета Цинхуа в Шэньчжэне (Tsinghua Shenzhen International Graduate School) и уже привлекла внимание благодаря рекордной удельной энергоёмкости в 549 Вт·ч/кг. Для сравнения, большинство коммерческих литий-ионных аккумуляторов для дронов сегодня обеспечивают менее 300 Вт·ч/кг, что серьёзно ограничивает продолжительность полёта и полезную нагрузку аппаратов. При внедрении новой технологии время нахождения дронов в воздухе может увеличиться на 60–90 %, что особенно важно для доставки грузов, мониторинга инфраструктуры и поисково-спасательных операций. Ключевое новшество заключается в применении специальной молекулы-посредника — так называемого премедиатора (premediator), которая стабилизирует электрохимические реакции внутри батареи. Главная проблема литий-серных аккумуляторов много лет заключалась в том, что промежуточные соединения серы растворялись в электролите и хаотично перемещались между электродами, вызывая потери энергии, деградацию ёмкости и быстрое снижение ресурса. Китайским инженерам удалось направить эти реакции по более контролируемому пути, сократив паразитные процессы и повысив коэффициент использования активного материала. Это позволило существенно снизить внутреннее сопротивление элемента (на 75 % по сравнению с другими литий-серными батареями) и увеличить эффективность циклов заряда и разряда. Ещё одним важным достижением стал ресурс батареи: она выдерживала около 800 полных циклов заряда и разряда с сохранением 82 % первоначальной ёмкости, что для литий-серной химии считается серьёзным прорывом. Исторически такие аккумуляторы страдали от быстрой деградации уже после нескольких сотен циклов из-за разрушения катода и роста литиевых дендритов на аноде. Для решения этой задачи исследователи оптимизировали структуру катодного материала и улучшили транспорт ионов лития через электролит. Судя по опубликованным данным, батарея сохраняет стабильную производительность даже при интенсивных нагрузках, характерных для авиационных систем, где токи разряда значительно выше, чем в бытовой электронике. Практическое значение разработки выходит далеко за рамки дронов. Литий-серная технология считается одним из главных кандидатов на замену традиционных литий-ионных батарей в электрической авиации, космических аппаратах и перспективных электромобилях. Теоретическая энергоёмкость таких элементов достигает 2600 Вт·ч/кг, что в несколько раз выше современных литий-ионных батарей, а использование дешёвой и распространённой серы снижает потенциальную стоимость производства. Если китайской команде удастся масштабировать технологию до серийного уровня и подтвердить стабильность характеристик в крупных аккумуляторных сборках, это может стать важным шагом к созданию сверхлёгких энергетических систем для беспилотной авиации нового поколения. А если не смогут они, то прорыва могут добиться коллеги. Учёные научились извлекать до 90 % лития из отработанных аккумуляторов
13.04.2026 [15:48],
Владимир Фетисов
Две основные проблемы развития аккумуляторных технологий традиционно связаны с количеством отходов, которые остаются после завершения срока службы батарей, а также с объёмом критически важных минералов, необходимых для их производства. Похоже, что к решению одной из этих проблем приблизились учёные из Японии. 
Источник изображений: ETH Zurich По данным японского телеканала NHK World, металлургический завод в Цуруге, префектура Фукуи, позиционирующий себя в качестве крупного игрока в индустрии переработки аккумуляторных батарей, достиг близкого к рекордным показателям уровня извлечения лития из отработанных литий-ионных батарей. Во время интервью для NHK World вице-президент и глава JX Metals Circular Solutions Tsuruga Тадаси Накагава (Tadashi Nakagawa) отметил, что, по его мнению, вопрос безопасной переработки литий-ионных аккумуляторов является критически важным. «Мы надеемся, что наша технология найдёт применение в этой сфере и это принесёт пользу всей Японии», — сообщил Накагава. Он рассказал, что учёным удалось улучшить показатель извлечения лития с менее чем 50 % до примерно 90 % благодаря инновациям и доработке уже используемых технологических процессов. Таким образом, японский завод добился одного из лучших показателей по извлечению лития из батарей в мире, что позволит укрепить позиции страны в индустрии переработки аккумуляторов. Переработка батарей стала важной отраслью по мере распространения по всему миру электромобилей и увеличения объёмов потребительской электроники, в которой используются литий-ионные аккумуляторы. По итогам прошлого года объём индустрии извлечения лития из отработанных батарей оценивался в $13 млрд, но уже к 2035 году ожидается рост показателя до $70 млрд. Tesla запустила первый в США завод по переработке лития из руды — Маск назвал его «лицензией на печать денег»
15.01.2026 [22:35],
Геннадий Детинич
Днями компания Tesla опубликовала первое видео о собственном перерабатывающем комплексе в США — первом на территории страны предприятии по добыче лития из руды. «Это как лицензия на печать денег», — сказал однажды глава компании Илон Маск, когда призывал других последовать этому примеру. Что ещё более важно, новое производство в значительной степени экологически чище, чем это было возможно в прошлом. 
Источник изображения: Tesla Отдельного восхищения заслуживает и тот факт, что завод был построен менее чем за два года. Заливка фундамента началась в 2023 году, а активная работа предприятия стартовала в конце 2025 года. Впрочем, в компании не сообщили, когда переработка выйдет на полную мощность и как обстоят дела с масштабированием. Обычно именно эти этапы становятся самыми проблемными в проектах такого рода. Переработка литийсодержащей руды в гидроксид лития производится в районе Корпус-Кристи, штат Техас. Производственный процесс на заводе принципиально отличается от традиционных методов: вместо кислотного обжига используется выщелачивание с последующей кристаллизацией, что сводит к минимуму образование токсичных побочных продуктов. Исходное сырьё — сподумен, твёрдая руда с содержанием лития — проходит через печь, охладитель и дальнейшую обработку, после которой получается гидроксид лития «аккумуляторного качества». Побочный продукт состоит из песка и известняка (алюмосиликатов) и может использоваться в строительстве в качестве наполнителя для бетона. Начало добычи и переработки литийсодержащей руды в конечный продукт непосредственно в США для производства литиевых аккумуляторов является серьёзным шагом в сторону снижения импорта этого сырья, который в значительной степени контролируется Китаем. Вероятно, до полной независимости пройдёт ещё немало лет, но с чего-то начинать всё же необходимо. Крах Northvolt: американская Lyten прибрала к рукам крупнейший батарейный проект Европы
08.08.2025 [12:41],
Алексей Разин
Предпосылки к банкротству крупнейшего в Европе производителя тяговых батарей Northvolt возникли ещё в позапрошлом году, но теперь в жизни амбициозного проекта появилась новая глава — европейские предприятия разорившейся компании купит американский производитель Lyten, специализирующийся на литий-серных аккумуляторах. 
Источник изображения: Northvolt Речь идёт о трёх предприятиях Northvolt, два из которых расположены в Швеции, а третье — в Германии. Кроме того, Lyten получит контроль над интеллектуальной собственностью Northvolt и обеспечит работой нескольких высокопоставленных руководителей этой компании. Сумма, за которую будет оформлена передача активов в собственность Lyten, не уточняется, но изначально они оценивались более чем в $5 млрд. Northvolt в обозначенных регионах располагала мощностями по выпуску тяговых батарей на 16 ГВт‧ч в год, ещё примерно столько же планировалось ввести в строй. Теоретически, на этих площадках можно развернуть выпуск тяговых батарей совокупной ёмкостью 100 ГВт‧ч в год. Здесь же планируется создать самый продвинутый исследовательский центр в Европе. Руководство Lyten считает, что у подобного бизнеса в Европе есть неплохие перспективы, поскольку он позволяет добиться импортозамещения в сфере производства тяговых батарей и обеспечить резервными источниками питания центры обработки данных для систем ИИ. В ноябре прошлого года Lyten приобрела предприятие Northvolt по производству батарей в Калифорнии. В начале июля было объявлено о намерениях Lyten купить предприятие Northvolt в Польше. Тогда же под контроль Lyten перешли все разработки Northvolt, связанные со стационарными системами хранения электроэнергии. Шведские предприятия бывшей Northvolt новые владельцы намерены ввести в строй как можно скорее. Польское предприятие также будет задействовано для обеспечения батареями клиентов более чем в 20 странах мира. Одновременно Lyten ведёт переговоры о приобретении предприятия Northvolt на территории Канады. Первая из компаний располагает доступом к американским запасам материалов для производства тяговых батарей, и это сырьё пригодится при организации выпуска аккумуляторов в Европе. Литий-серные батареи производства Lyten уже применяются для питания беспилотников, включая военные их варианты. В планы компании также входит отправка своих батарей на МКС, а также заключение контракта с автопроизводителем Stellantis для использования таких источников питания в сегменте электромобилей. Завершить сделку по приобретению активов Northvolt в Швеции и Германии Lyten собирается до конца текущего года. Учёные нашли способ обеспечения быстрой зарядки и долгого срока службы литий-серных аккумуляторов
19.01.2025 [07:08],
Анжелла Марина
Две независимые исследовательские группы сообщили о достижении в области разработки литий-серных аккумуляторов, которое поможет значительно ускорить зарядку и продлить срок их службы. Одна команда сосредоточилась на улучшении катодного материала, а другая разработала инновационный твёрдый электролит. 
Источник изображения: DGIST Как пишет TechSpot, первая работа, проведённая под руководством профессора Чон Сун Ю (Jong-sung Yu) из Корейского института науки и технологий DGIST, сосредоточилась на создании азот-допированного пористого углеродного материала, который улучшает скорость зарядки аккумуляторов. Этот материал, полученный с использованием термического восстановления магнием, служит основой для удержания серы в катоде батареи. Итоговые испытания показали впечатляющий результат — батарея достигла ёмкости 705 мА·ч/г при полной зарядке всего за 12 минут. 
Источник изображения: DGIST Уникальная углеродная структура, сформированная реакцией магния с азотом при высоких температурах, позволила увеличить содержание серы и улучшить контакт с электролитом. Это привело к 1,6-кратному увеличению ёмкости по сравнению с обычными батареями при быстрой зарядке. Кроме того, азотное допирование эффективно подавляло миграцию полисульфидов лития, что помогло сохранить 82 % первоначальной ёмкости даже после 1000 циклов зарядки-разрядки. Второе исследование, выполненное китайскими и немецкими учёными, касалось разработки твёрдого электролита, который решает проблему медленной химической реакции между ионами лития и элементарной серой. Этот стекловидный материал состоит из бора, серы, лития, фосфора и йода. Ключевой особенностью здесь стало добавление йода, который, благодаря своей способности к быстрому обмену электронами, ускорил реакции в электроде. Результаты второй группы оказались не менее интересными — аккумулятор, на зарядку которого потребовалось чуть более минуты, сохранил половину своей ёмкости, в то время как аккумулятор с более медленной зарядкой потерял эту ёмкость гораздо быстрее. При средней же скорости зарядки батарея сохранила более 80 % первоначальной ёмкости даже после 25 000 циклов, что по итогам значительно превосходит литийионные аналоги, которые теряют ёмкость уже после 1000 циклов. В совокупности оба достижения приближают практическое применение литий-серных аккумуляторов и их коммерциализацию. В то время, как исследование китайских и немецких учёных направлено на преобразующий потенциал твёрдых электролитов в повышении долговечности аккумуляторов и скорости зарядки, работа команды DGIST показала перспективность передовых катодных материалов в сценариях быстрой зарядки. В Китае создали прототип литий-серного аккумулятора с рекордной плотностью энергии — 700 Вт·ч/кг
24.10.2024 [12:06],
Геннадий Детинич
Китайская компания General New Energy (GNE) представила прототип перспективного литий-серного аккумулятора с рекордной плотностью запасания энергии на уровне 700 Вт·ч/кг. Это более чем в три раза превышает возможности среднестатистических литийионных аккумуляторов. Также литий-серные аккумуляторы безопасны при эксплуатации и содержат меньше дефицитного сырья. Осталось дождаться серийного производства чудо-аккумуляторов, но о нём пока неизвестно. 
Источник изображений: General New Energy Компания General New Energy основана в 2022 году на базе международной группы учёных во главе с исследователем из Китая. Компания имеет собственные производственные мощности и намерена сама заниматься выпуском перспективных аккумуляторов. Заявленная рекордная плотность энергии прототипа литий-серного аккумулятора на уровне 700 Вт·ч/кг просто меркнет на фоне перспектив достижения ими плотности энергии 2600 Вт·ч/кг, что особенно важно для развития электрической авиации. Литий-серные аккумуляторы разрабатывают много именитых компаний и стартапов. Это крепкие орешки для исследователей. Соединения серы имеют низкую проводимость и это снижает потенциал мощности литий-серных батарей. Также соединения серы и лития повышают вязкость электролитов, что снижает электропроводность и даже ведёт к усадке аккумуляторов, что грозит их физическим разрушением. Учёным пришлось много поработать, создавая компенсирующие недостатки серы присадки для электролитов и покрытия для катодов, в которых используется сера, тогда как аноды литий-серных аккумуляторов по-прежнему изготавливаются из металлического лития.  К счастью, прогресс есть. Литий-серные аккумуляторы появились в виде прототипов и исследуются автопроизводителями во многих странах. Как и любая новая технология — это пока дорого, но перспективы у нового типа аккумуляторов есть и они востребованы. В Китае создали устойчивый к порезам и деформациям литий-серный аккумулятор — он работает даже повреждённым
20.09.2024 [13:44],
Геннадий Детинич
Группа китайских учёных представила прототип литий-серного аккумулятора, устойчивого к повреждениям. Целью работы являлось создание более безопасной альтернативы литийионным аккумуляторам, которые подвержены воспламенению при повреждениях. Новый аккумулятор показал абсолютную надёжность, продолжая работать даже после того, как его перегнули пополам, а потом половину отрезали. 
Согнули. Источник изображений: Журнал ACS Energy Letters Для литий-серных аккумуляторов большой проблемой остаётся низкое число циклов заряда и разряда, что сдерживает их коммерциализацию. Учёные из Университета электронных наук и технологий Китая, Китайского института передовых технологий хранения энергии на озере Тяньму, Китайской академии наук и канадского университета Британской Колумбии включились в поиск соединений и решений, которые могли бы повысить цикличность этих перспективных батарей. В основе катодов перспективных Li-S-аккумуляторов были использованы сульфиды переходных металлов. Основная проблема с такими соединениями в том, что при высоком нагреве полисульфиды начинали активно перемещаться по электролиту, что вело к вспучиванию аккумуляторов и затуханию электрохимических реакций. Отчасти эту проблему решали электролиты на основе карбонатов, но они также создавали другую проблему — вызывали появление осадка (пассивацию) на электродах аккумулятора, что быстро сокращало количество циклов его работы. Для защиты катода из сульфида железа (FeS2) и анода с высоким содержанием металлического лития от выпадения осадка исследователи использовали три разных покрытия электродов: полиакриловую кислоту (PAA), полиакриламид (PAM) и полиэтиленоксид (PEO). Все эти соединения обладали хелатным эффектом (связывали «нехорошие» ионы), что предупреждало выпадение осадка на электродах. Эксперименты показали, что покрытие электродов полиакриловой кислотой дало наибольший эффект. 
И отрезали... После 300 циклов перезарядки прототип аккумулятора формфактора «мешочек» сохранил 72 % первоначальной ёмкости, показав полное отсутствие снижения после первых 100 циклов. Сгибание аккумулятора пополам, а затем отрезание его половины не привели к отказу и взрыву батареи, что произошло бы в случае обычного литий-ионного аккумулятора, что доказывает абсолютную безопасность перспективных батарей. Однако над ними ещё предстоит немало работы до перехода к коммерческому производству. Возможно, с литий-серными аккумуляторами дела лучше обстоят у американских разработчиков, которые уже наладили их ограниченное массовое производство. Но это другая история. |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
