Будущее аккумуляторов в электрокарах: почему серные батареи заменят литий-ионные (фото)
Привычные литий-ионные батареи достигают своего предела, и производители ищут более эффективные, дешевые и экологичные альтернативы. Главным претендентом на роль нового стандарта становятся литий-серные аккумуляторы (Li-S).
Эта технология обещает теоретическую плотность энергии до 2600 Вт·ч/кг — это примерно в пять раз больше, чем у литий-ионных аналогов. Кроме того, сера — один из самых распространенных элементов на Земле и часто остается дешевым побочным продуктом нефтепереработки, пишет Highstar.
Преимущества
В отличие от литий-ионных батарей, где ионы просто перемещаются между слоями материалов (интеркаляция), в литий-серных происходит полноценная химическая реакция. Во время разряда литий реагирует с серой, образуя сульфид лития и высвобождая энергию. Каждый атом серы способен принять два иона лития, тогда как в традиционных батареях на один атом приходится менее одного иона. Это и обеспечивает колоссальный прирост емкости. При этом АКБ получаются легче, что критически важно для электромобилей и авиации.
Помимо высокой плотности энергии, литий-серные батареи выигрывают в цене и экологичности. Они не требуют дорогого и проблемного кобальта или никеля. Производство таких аккумуляторов может иметь на 60% меньший углеродный след. Безопасность также на высоте: серный катод не горит, что снижает риск теплового разгона.
Однако технология пока не идеальна. Основным препятствием для массового применения остается так называемый "полисульфидный челночный эффект". В процессе работы промежуточные продукты реакции растворяются в электролите и мигрируют между электродами, вызывая паразитные реакции. Это приводит к быстрой потере емкости и саморазряду.
Из-за этого ресурс литий-серных батарей пока ограничен 300-500 циклами, тогда как литий-ионные выдерживают более 1000. Также сера плохо проводит электричество, и при разряде она расширяется в объеме до 80%, что может механически разрушать структуру батареи.
Перспективы внедрения
Несмотря на сложности, прогресс идет быстро. Компании вроде Lyten и Zeta Energy уже работают над коммерческими прототипами и планируют запуск заводов. Ожидается, что литий-серные батареи начнут появляться в коммерческих электромобилях к 2028-2030 годам, а в дронах и спецтехнике — еще раньше.
Ранее сообщалось, что батареи для электромобилей станут "неубиваемыми". Хотя литиевые батареи сегодня встречаются во всей бытовой электронике, у них есть большой недостаток – они легко воспламеняются. Похоже, что теперь это перестанет быть проблемой.