Литий-серные аккумуляторы: чем хороши, где могут использоваться

В конце октября китайская компания General New Energy (GNE) представила прототип литий-серного аккумулятора плотностью энергии 700 Втч/кг — рекордное значение для батарей такого типа. Ждет ли нас в ближайшее время революция или, хотя бы, качественный рывок в этой сфере или же Li-S аккумуляторы нежизнеспособны? Разбираемся, чем интересны аккумуляторы этого типа и где они могут использоваться.

Высокая удельная емкость

В теории литий-серные батареи обладают плотностью энергии до 2600 Вт·ч/кг, что в несколько раз превышает потенциал литий-ионных аккумуляторов. Это позволяет увеличить емкость АКБ или снизить вес конечного устройства. Эта черта особенно востребована в производстве электромобилей и беспилотников, самолетостроении и космической сфере, где на счету каждый грамм.
Тут стоит сделать оговорку, что речь идет именно о теоретических значениях, пока недостижимых из-за проблем, о которых мы расскажем чуть ниже. На практике сейчас удаётся достигать порядка 500-700 Вт·ч/кг, о чем мы уже упоминали во вступлении.

Экологичность

Давно прошли времена, когда человечество бездумно использовало и утилизировало опасные компоненты, однако аккумуляторы до сих пор остаются довольно разрушительными для окружающей среды, ведь в их состав входят металлы, такие как литий, кобальт и никель, добыча и переработка которых приводят к загрязнению водных ресурсов и почв. А вот сера, используемая в батареях, является побочным продуктом нефтехимической промышленности, дешевым и доступным материалом.

Низкая стоимость

Благодаря дешёвой сере и меньшему количеству дорогостоящих компонентов конечная стоимость аккумуляторов может значительно снизится. Впрочем, все это станет реальностью, если ученым удастся побороть недостатки литий-серных аккумуляторов.

Недостатки литий-серных аккумуляторов

Основным недостатком литий-серных батарей является то, что такие АКБ быстро теряют свою ёмкость после относительно небольшого числа циклов зарядки-разрядки. Это связано с тем, что активная сера растворяется в электролите и образует побочные соединения, которые разрушают структуру аккумулятора. Кроме того, литий-серные аккумуляторы подвержены высокому саморазряду и нестабильности из-за растворения продуктов реакции серы, что может ухудшать безопасность и ограничивать область их применения.
Наконец, полностью раскрыть свой потенциал литий-серный аккумуляторы смогут только тогда, когда их производство станет массовым. В настоящее время технология производства таких батарей ещё не до конца отработана и требует значительных научных исследований, а значит и финансовых вложений.

Перспективы развития

Учёные активно работают над улучшением литий-серных батарей. Ведутся исследования для стабилизации серы в структуре аккумулятора, создания более долговечных материалов для электродов и повышения количества циклов зарядки-разрядки. Ожидается, что эти усилия приведут к созданию более стабильных литий-серных батарей с длительным сроком службы и возможностью использования в таких областях, как электромобили, портативная электроника и авиация.

Было интересно? Подписывайтесь на PDALIFE Official в Telegram, чтобы получать больше подобных материалов.