В сравнении с широко распространенными сегодня литий-ионными батареями, в которых применяется жидкий электролит, полностью твердотельные аккумуляторы позволяют повысить количество запасенной энергии на единицу веса. Это в свою очередь позволяет создавать батареи более высокой емкости и при этом использовать твердые электролиты, которые заметно безопаснее жидких. Однако литиевые аноды, которые нередко применяются в полностью твердотельных аккумуляторах, склонны вызывать рост дендритов, что может приводить к нежелательным побочным эффектам, в том числе к уменьшению срока службы батареи и снижению ее безопасности.
В прототипе используется новый тип анода, который потенциально может обеспечить более продолжительный срок службы – более 1 тыс. полных зарядов.
В течение некоторого времени твердотельные батареи рассматривались как следующий шаг в развитии электромобилей. Они легче и накапливают больше энергии, а их твердые электролиты меньше подвержены возгоранию, чем жидкие. До недавнего времени оставалось два важных препятствия – стоимость и долговечность таких аккумуляторов.
Разработчики Samsung сосредоточились на втором параметре. В качестве анода они использовали композитный слой серебро-углерода (Ag-C) вместо типичных литий-металлических анодов, которые склонны к росту дендритов, которые могут вызывать нежелательные побочные эффекты, снижать срок службы батареи и ее безопасность.
По словам компании, включение слоя Ag-C толщиной 5 мкм (микрометров) в прототип «позволило аккумулятору поддерживать большую емкость, увеличить срок службы и повысить общую безопасность». «Ультратонкий нанокомпозитный слой Ag-C позволил команде уменьшить толщину анода и увеличить плотность энергии до 900 Втч/л», – сообщают в компании.
Созданный прототип, по размеру на 50% меньше, чем современные типичные литий-ионные аккумуляторные батареи, и при этом способен обеспечить электромобилю запас хода до 800 км на одном заряде. Для сравнения, у Tesla Model S этот показатель составляет 700 км.
