Невеличка компанія Ion Storage Systems з містечка Бельтсвілл (штат Меріленд) неспішно змінює правила гри в енергетиці. Вона починалась як університетський проєкт, а нині вже має власне дрібносерійне виробництво та державне фінансування, зокрема від Міністерства енергетики США. За версією The Wall Street Journal, саме ця компанія може стати тією, хто нарешті втілить обіцяну роками революцію у твердотілих акумуляторах.

У традиційних літій-іонних батареях використовується рідкий електроліт і графітовий анод. У твердотілих акумуляторах рідину замінює тверда кераміка, а як анод використовують металевий літій. Це дає одразу кілька переваг: більшу енергомісткість, швидшу зарядку, довший термін служби й підвищену безпеку. Такі батареї не перегріваються й не спалахують, як це трапляється з «класикою». Керамічні батареї компанії забезпечують підвищену щільність енергії, приблизно до 50% вищу, ніж у найкращих звичайних літій-іонних акумуляторів.

Ключовий козир Ion Storage Systems полягає у використанні особливої тривимірної пористої кераміки, яка працює і як електроліт, і як буфер для фізичних змін при циклах зарядки-розрядки. Завдяки цьому батарея не потребує громіздких пружин, металевих пластин чи спеціальних стискаючих конструкцій. Її можна вмонтувати у звичайний тонкий гнучкий пакет, як і традиційні літій-іонні акумулятори, але з набагато кращими характеристиками.

Виробництво керамічної частини вимагає майже ювелірної точності. В Ion Storage Systems для цього закупили нові печі для спікання та розширили виробництво до 3 тис. квадратних метрів. У штаті працює 75 людей, а зараз його планують подвоїти. Перші зразки батарей вже тестують у Міністерстві оборони США та у виробників електроніки.

За даними лабораторних тестів, твердотілі батареї Ion Storage Systems витримали понад 1 тис. циклів зарядки, зберігаючи при цьому понад 80% початкової місткості. Вони не потребують стискання шарів, аноду чи зовнішнього тиску, що спрощує виробництво й інтеграцію у готові продукти. Також ці акумулятори розглядають як рішення для споживчої електроніки, де важлива довговічність і швидка зарядка, і для військових систем, де важлива безпека.

У березні Ion Storage Systems отримала $20 млн від програми ARPA-E при Міністерстві енергетики США, а також додаткові приватні інвестиції. Партнерами стали Saint-Gobain і KLA, які допомагають компанії підготуватися до масштабування. Попри загальну втому інвесторів від «чарівних» батарей, Ion Storage Systems демонструє прогрес, який уже важко ігнорувати.

Якщо все вдасться, твердотілі акумулятори дадуть новий подих електромобілям, смартфонам і навіть літакам. А для США це ще й стратегічна перевага, адже вдасться зменшити залежність від азійських постачальників.

Варто зауважити, це не перша розробка перспективних твердотілих акумуляторів. Ефективне майбутнє нам вже обіцяли Penghui Energy, дослідники з Інституту Джорджії, Mercedes та Factorial.