В Китае разработали высоковольтную натрий-серную батарею
Группа китайских ученых представила новую конструкцию натрий-серной батареи, которая может радикально изменить подход к хранению энергии. При помощи химических процессов им удалось создать батарею, которая крайне дешево производиться, но при этом обладает высокой энергоемкостью. Об этом 11 января сообщило издание Digital Trends.
В настоящее время разработка тестируется в лабораториях. Уточняется, что она использует доступные ингредиенты: серу, натрий, алюминий и хлорсодержащий электролит. В ходе первых испытаний батарея показала плотность энергии более 2 тыс. Вт-ч/кг. Специалисты утверждают, что это гораздо лучше, чем у современных натрий-ионных батарей, а по характеристикам она может составить конкуренцию даже литиевым.
Сера всегда считалась «белым китом» в технологии аккумуляторов, поскольку теоретически может хранить большое количество энергии. Однако проблема заключается в том, что в стандартных литий-серных батареях данный элемент часто приводит к образованию химических побочных продуктов, которые ухудшают работу и сокращают срок службы.
В новой разработке ученые перевернули подход: вместо того чтобы заставить серу только принимать электроны, они создали систему, где сера фактически отдает их.
Принцип работы заключается в том, что батарея использует катод из чистой серы и простой алюминиевый фольгированный анод. Ключевой особенностью назвали электролит, представляющий собой смесь хлорида алюминия, натриевых солей и хлора. При разряде аккумулятора атомы серы на катоде отдают электроны и реагируют с хлором, образуя хлориды серы. Тем временем, натриевые ионы захватывают электроны и осаждаются на алюминиевой фольге.
Такой химический процесс решает проблему деградации, присущую серным аккумуляторам. Пористый углеродный слой удерживает реактивные вещества, а стекловолоконный сепаратор предотвращает короткое замыкание. Этот процесс оказался устойчивым и обратимым.
Испытания показали, что тестовые элементы пережили 1,4 тыс. циклов зарядки-разрядки, прежде чем начали терять значительную емкость. Более того, батарея сохранила 95% своей заряжающей способности после более года простоя. По данным специалистов, это огромный плюс для долгосрочных проектов хранения энергии, когда батареи могут долго не использоваться.
Одним из больших преимуществ ученые назвали цену. Исходя из цены исходных материалов стоимость батареи может составить около $5 за 1 кВт-ч. Это в 10 раз дешевле по сравнению со многими уже существующими натрий-серными батареями и значительно дешевле литий-ионных. Возможное массовое производство разработки может сделать хранение возобновляемой энергии чрезвычайно дешевым.
Ученые также предупредили о некоторых нюансах. По их словам, хлорсодержащий электролит является коррозийным и трудным в безопасной работе. Кроме того, результаты были получены на лабораторных образцах, а не на полностью упакованных коммерческих батареях. Уточняется, что перевод технологии с лаборатории в промышленное производство будет огромным инженерным вызовом.
Тем не менее, это исследование служит тревожным сигналом. Оно показывает, что когда такие стандартные материалы, как литий, становятся слишком дорогими или редкими, творческий подход к «нетрадиционной» химии может открыть новые перспективы, о которых никто даже не подозревает.
Ранее, 1 января, Международная ассоциация воздушного транспорта запретила провозить пауэрбанки и устройства с литий-ионными аккумуляторами в багаже. Согласно новым правилам, их можно брать только в ручную кладь, но нельзя провозить на верхних полках борта.
Все важные новости — в канале «Известия» в мессенджере МАХ
