Десятикратный прирост энергии: США разрабатывают новую батарею для армии
Управление перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA) продвигает программу создания аккумуляторов военного назначения следующего поколения, нацеленную на прирост удельной энергии выше 2 кВт·ч/кг. Это в 10 раз превышает показатели лучших современных литий-ионных батарей (около 0,25–0,3 кВт·ч/кг).
DARPA поставила перед исследователями задачу радикально усовершенствовать механизм работы аккумуляторных систем. Заявки на участие в программе принимаются в этом месяце, а готовые предложения ожидаются в августе 2026 года. Проект будет реализовываться в течение 36 месяцев, начиная с января 2027 года.
Несколько ключевых американских технологических компаний из коммерческого и оборонного секторов уже добились конкретных лабораторных и предсерийных результатов, которые служат отправной точкой для выполнения экстремальных требований программы DARPA.
Ряд компаний, ведущих разработки в области твердотельных батарей, намерены заменить металлическим литием традиционный графитовый анод. QuantumScape изготавливает прототипы аккумуляторов в 24 слоя с ультратонким керамическим сепаратором, которые обеспечивают зарядку от 10% до 80% менее чем за 15 минут при сохранении высокой ёмкости. Solid Power уже запустила пилотную линию по производству полноразмерных ячеек с сульфидным твёрдым электролитом и поставляет их для тестов автоконцернам BMW и Ford. Наработки по их тонкоплёночным сепараторам могут стать хорошей базой для реализации запроса DARPA.
Amprius Technologies, сконцентрировавшаяся на кремниевых анодах, создала самые плотные коммерчески доступные аккумуляторы на сегодняшний день. Она серийно выпускает ячейки с анодом из 100% кремниевых нанопроволок. Достигнутый ими показатель составляет 0,5 кВт·ч/кг. Их батареи уже закупаются армией США и производителями стратосферных беспилотников (например, Airbus Zephyr). Для DARPA это весомое достижение, доказавшее, что наноструктурированные материалы могут удерживать экстремальные объёмы энергии.
Sila Nanotechnologies, изучающая кремниевые композиты, разработала порошковый кремниевый материал Titan Silicon, заменяющий графит. Её главным достижением является решение проблемы катастрофического расширения кремния (до 300%) при зарядке с помощью создания специальных наноразмерных «карманов». Технология уже внедряется в потребительскую электронику и электромобили, обеспечивая прирост плотности энергии на 20-40% без риска разрушения батареи.
PolyPlus Battery, ведущая исследования в области литий-воздушных и литий-серных систем, является пионером в разработке защищённых анодов из металлического лития. Она первой в США смогла покрыть чистый литий ультратонким слоем водостойкого стеклянного электролита. Это позволило создать стабильно работающие лабораторные образцы литий-воздушных батарей, которые не разрушаются при контакте с влагой воздуха.
DARPA намерена собрать все эти отдельные успехи воедино, чтобы заставить компании перейти от нынешнего потолка в примерно 0,5 кВт·ч/кг к революционным 2 кВт·ч/кг и выше.
Информация