NASA испытала морозостойкие лунные аккумуляторы — когда-то они могут улучшить земные электромобили

NASA испытало морозостойкие аккумуляторы, рассчитанные на работу в условиях резких температурных перепадов лунной поверхности. Новая разработка предназначена для будущих лунных миссий, но в перспективе может оказаться полезной и на Земле, в частности для электромобилей.

Традиционные литий-ионные элементы с жидким электролитом могут замерзать, повреждаться или деградировать при экстремально низких температурах, поэтому для поддержания их работоспособности требуются энергоёмкие системы обогрева. Чтобы решить эту проблему, исследовательские центры Гленн (Glenn Research Center), Лэнгли (Langley Research Center) и Эймс (Ames Research Center) запустили проект SPEARS (Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space), в рамках которого разрабатываются твердотельные аккумуляторы для работы в экстремальных космических условиях.

Для лунных экспедиций необходимы источники питания, способные переносить условия, при которых температура ночью опускается до −200 °C, а днём может превышать +100 °C. В отличие от обычных литий-ионных аккумуляторов, в новых батареях применяются твёрдые керамические или полимерные материалы, которые помогают избежать повреждений, вызванных замерзанием внутренних компонентов при сильном охлаждении. Во время испытаний в термовакуумной камере прототипы аккумуляторов монетного типа работали при температурах от −80 до +80 °C. Кроме того, они выдержали температурные циклы от −170 до +100 °C без структурных повреждений.

Для восстановления работоспособности аккумуляторы можно быстро прогревать с помощью небольших нагревательных элементов. Это позволит уменьшить потребность в сложных системах терморегулирования на лунных посадочных и жилых модулях, а также транспортных средствах. Снижение массы такого оборудования особенно важно для космических миссий, где каждый дополнительный килограмм увеличивает массу полезной нагрузки.

Модульная архитектура SPEARS также позволяет менять внутренний химический состав батарей в зависимости от задач. Исследователи смогут делать упор на высокую плотность энергии, максимальную выходную мощность или длительный срок службы. Среди предполагаемых областей применения — питание ручных инструментов для работы в постоянно затенённых кратерах, резервных систем жизнеобеспечения и лунных роверов, рассчитанных на продолжительные поездки.

В NASA считают, что технология может найти применение и за пределами космической отрасли. Устойчивые к температурным перепадам твердотельные аккумуляторы потенциально пригодятся в электромобилях, коммерческих беспилотниках, мобильных устройствах и крупных системах хранения электроэнергии. Для электромобилей такая разработка теоретически может помочь увеличить запас хода в холодную погоду.