Китайские учёные разработали новую натрий-серную батарею, которая способна значительно изменить подходы к хранению энергии. Они создали экономически выгодный элемент с высокой энергетической плотностью. Информация об исследовании была опубликована в издании Digital Trends.
Автор: Vardan Papikyan. Источник: Unsplash
В настоящее время конструкция батареи проходит лабораторные испытания. В её состав входят недорогие компоненты: сера, натрий, алюминий и электролит на основе хлорида. На ранних этапах испытаний плотность энергии аккумулятора превысила 2000 Вт·ч/кг, что значительно превышает показатели современных натрий-ионных и лучших литиевых аккумуляторов.
В отличие от стандартных литий-серных аккумуляторов, где сера образует вредные побочные продукты, в новой системе сера фактически отдаёт электроны. Принцип работы батареи заключается в использовании катода из чистой серы и анода из алюминиевой фольги. Секретным компонентом является электролит, представляющий собой смесь хлорида алюминия, солей натрия и хлора.
При разрядке батареи атомы серы на катоде отдают электроны, вступая в реакцию с хлором и образуя хлориды серы. Ионы натрия захватывают эти электроны и оседают на алюминиевой фольге. Пористый углеродный слой удерживает реактивные вещества, а сепаратор из стекловолокна предотвращает короткое замыкание. Этот химический процесс позволяет избежать проблем с деградацией, характерных для серных батарей.
Тестовые элементы выдержали 1400 циклов зарядки-разрядки без значительной потери ёмкости. Срок хранения также впечатляет: после более чем года без подзарядки аккумулятор сохранил 95% своей ёмкости, что важно для проектов по долгосрочному хранению энергии.
Исследователи подсчитали, что стоимость такой батареи может составить около 5 долларов за киловатт-час, что в десять раз дешевле многих современных натриевых батарей и значительно дешевле литий-ионных. Массовое производство таких батарей может сделать хранение возобновляемой энергии в сети экономически выгодным.
Тем не менее, существуют технические и инженерные проблемы. Электролит с высоким содержанием хлора вызывает коррозию и требует безопасных условий работы. Кроме того, расчёты основаны на весе активных материалов, а не на полностью укомплектованной коммерческой ячейке. Преобразование лабораторного эксперимента в промышленное производство представляет серьёзное инженерное препятствие.
Источник: Elec.ru по информации Digital Trends