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.

Comments

[Last centurion]

Ну как бы да, так как "Атласу с автоматом наперевес" нужен нормальный аккумулятор. Посмотрели на упаковку людей в бусики в 404й и пришли к выводу ,что надо воевать роботами. Логично.
Тем более что "кожаные мешки" против роботов с их скоростью реакции, отсутствием усталости, отсутствием страха, боли, падения духа и тд и тп ну вообще в перспективе сделать ничего не смогут.

Зы: только не начинайте про робота Фёдора :)...

[Дилетант]

Если им удастся создать такой аккумулятор, то это будет новый переворот прежде всего в гражданской технике - автомобилестроении, авиации да и многом другом. Не "Роснано" однако...

[bayard]

Китайцы уже начали опытное производство нового типа электро-накопителей "на основе железа" , что обеспечивает ёмкость в несколько раз большую , большую безопасность и количество полных рабочих циклов . Готовится серийное производство . Это не только для автомобилей и роботов , но и для промышленных накопителей для ветровых и солнечных ЭС , для ПЛ и прочих нужд . Да и литий перестанет быть критичным ресурсом .

[gridasov]

Думаю, что мы шагнули дальше и рассуждает о накопителе потенциала с одним контактных полюсом. Это даёт возможность создать накопитель неограниченно ёмкости. Их просто засыпаешь в емкость и вторым полюсом являеться сама внешняя среда. И самозаряд от поверхностей истечения находящихся в движении или от нагрева солнцем или других источников или от вообще любых поляризованных условий. Пора двигаться в будущее!

[Дилетант]

электро-накопителей "на основе железа" , что обеспечивает ёмкость в несколько раз большую , большую безопасность и количество полных рабочих циклов .

Вы имеете ввиду "литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4)? Они действительно безопаснее и имеют большее количество циклов з/р/з. Но по емкости они только на единицы процентов лучше.

[bayard]

Я хоть и недавно об этом читал , но с какого именно ресурса не припомню , вроде бы "Экономическое обозрение" . Возможно литий-железо-фосфатные , но в статье делался упор именно на промышленные накопители и о перспективах их для электромобилей и пр.

[tabex]

Дарпа давно пытается создать более ёмкие батареи, еще со времён создания бигдога слышу. От собаки носильщика военные пока отказались, слишком шумный на двс.

[gridasov]

Стоит подумать о том, что мы живём в среде определённых параметров электромагнитного потенциала и все материалы и физические процессы происходят в рамках этих параметров. А поэтому аккумулирующие устройства должны быть построены на принципах не только повышающего потенциала анода, но и понижающего потенциала катода. Увеличение разности потенциалов всё-таки легче достичь созданием генератора тока построеннного на ионизации поверхности истечения и вот именно тогда можно построить процесс о котором говорил Тесла с понижением потенциала относительно внешней среды и потенциала материалов этой среды. А аккумуляторы использовать только как инициирующих процесс. К тому же стоит помнить о базовых принципах распределения потенциалов в генераторе Ван дер Граафа. Но можно ещё использовать и многоразмерности потенциалов в аккумуляторах, а не только биполярность

[gridasov]

Спасибо за поддержку. Минусы это не серьёзно. Мы и не планируем с кем либо сотрудничать, а поэтому позволяем себе только рассуждения и то в определенной мере. А теперь скажу, что все накопители энергии представлены как источники электрического тока с ниспадающей Вольт амперной кривой на графике. НО! Магнитные силовые потоки представлены пространственных параметрами и геометрией этих силовых потоков. Поэтому в графике не учитывает с вообще магнитные силовые потоки с вращающимся потоком. Поэтому ввод и анализ этих параметров кардинально меняет архитектуру накопителя энергии. И я даже не буду говорить о третьей составляющей процесса движения магнитных потоков, что бы не усложнять понимание того, что при создании накопителе или аккумуляторов их характеристики нужно дополнить и развивать в большей степени не линейную поляризацию, а вращающийся магнитный поток и естественно геометрия меняеться весьма серьёзно и материалы можно искать менее дорогостоящие. А вообще однополярные накопители это по идее более интересные устройства.