Ход реализации американского проекта Battery500 к 2026 году

Ранее Министерство энергетики США предложило проект Battery500 с целью достижения плотности энергии батареи в 500 Вт·ч/кг.

Запущенная в октябре 2021 года пятилетняя инициатива стоимостью 75 миллионов долларов направлена ​​на разработку литий-металлических батарей с удельной энергией 500 Вт·ч/кг — почти втрое большей, чем у современных батарей электромобилей (170–200 Вт·ч/кг).

Возглавляемый Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией (PNNL), консорциум объединяет исследователей из национальных лабораторий и ведущих университетов. Проект получил 15 миллионов долларов в 2025 финансовом году, а на 2026 год запланировано еще 14 миллионов долларов для его завершения.

Цель состоит в разработке высокоэнергетических и недорогих батарей следующего поколения для электромобилей, включая проектирование, изготовление и проверку пакетных элементов, обеспечивающих емкость 500 Вт·ч/кг, масштабируемость до 5–10 А·ч и срок службы 1000 циклов.

Сегодня мы представляем презентацию в формате PPT о ходе реализации проекта Battery500 к 2026 году.

В настоящее время достигнуты следующие этапы: литий-серная батарея емкостью 300 Вт·ч/кг должна выдержать 200 циклов (к сентябрю 2026 года), батарея емкостью 500 Вт·ч/кг – более 250 циклов, а аккумуляторная батарея емкостью 450 Вт·ч/кг – более 300 циклов. Все этапы в настоящее время выполняются в соответствии с графиком.

Основная стратегия включает в себя: достижение фундаментальных прорывов в области высокоэнергетических электродных материалов, быструю интеграцию исследований и разработок от материаловедения до полномасштабных аккумуляторных элементов, использование ресурсов Министерства энергетики США для выяснения механизмов деградации, а также укрепление междисциплинарного сотрудничества и партнерства между промышленностью, университетами и научно-исследовательскими учреждениями.

Техническая дорожная карта включает в себя высокоемкостные катоды, новые серные катоды, новые электролиты, стабильные интерфейсы, изготовление электродов с высокой загрузкой, стабилизацию литиевого анода, а также масштабирование и валидацию всей производственной цепочки, от материалов до пакетных элементов.

Разработанная в 2016 году дорожная карта Battery500 в значительной степени соответствует фактическим результатам, достигнутым к 2026 году, и исследования в области высокоэнергетических батарей строго следовали этой дорожной карте на протяжении всего периода.

Технологические процессы и характеристики высокоэнергетических батарей постоянно совершенствуются. Такие стратегии, как модификация ниобием, повысили стабильность катодов из высоконикелевого сплава NMC. Однако при использовании высоконикелевых катодов в паре с литиевыми металлическими анодами межфазное сопротивление оказывается выше, чем при использовании графитовых анодов, что объясняется эффектом перекрестных помех между положительным и отрицательным электродами.

Разработанные локализованные электролиты высокой концентрации и полимерные электролиты установили рекорды по кулоновской эффективности и сроку службы, став эталоном как в академической среде, так и в промышленности.

Недорогая система на основе сульфидированного полиакрилонитрила (SPAN) продемонстрировала потенциал в качестве альтернативы традиционным литий-ионным системам, обеспечивая постоянное улучшение емкости катода, использования серы, уровня загрузки и подавление образования литиевых дендритов.

Компания Battery500 разработала всеобъемлющую концепцию, план развития, принципы проектирования и протоколы тестирования. Благодаря прорывам в области электролитов и электродных материалов, она успешно и постепенно увеличила энергетическую ценность пакетных элементов с 350 Вт·ч/кг до более чем 500 Вт·ч/кг.