Германия и Китай совершили прорыв в области аккумуляторов
Германия и Китай совершили прорыв в области аккумуляторов
Прорыв в литий-серных аккумуляторах: немецкие и китайские ученые сoвершили важный прoрыв в разработке. Применение твeрдых электролитов, как ожидается, значительно продлит срок службы таких батарей.
Читайте также: Porsche готовится спасать производителя аккумуляторов Varta
Прорыв в технологии литий-серных батарей
Литий-серные батареи способны теоретически достигать гравиметрической плотности энергии до 2 500 Вт·ч/кг. Это значительно превосходит показатели современных литий-ионных батарей, чья плотность не превышает 300 Вт·ч/кг.
Однако у литий-серных батарей есть проблемы:
- Низкая объемная плотность энергии;
- Короткий срок службы – менее 200 циклов зарядки.
Для сравнения, литий-ионные батареи выдерживают не менее 1 000 циклов до падения емкости ниже 80%, по информации focus.de.
Китайские и немецкие ученые нашли решение одной из этих проблем. Они разработали литий-серную батарею. Она способна выдерживать до 25 000 циклов зарядки.
Прорыв в улучшении
Было опубликовано в журнале Nature исследование про литий-серные батареи. Оно показало, что твердый электролит помогает решить многие проблемы. В частности, устраняются трудности с растворимостью промежуточных соединений.
Обычно сера взаимодействует с литием, которая образует соединения. Затем они растворяются в жидких электролитах. Это приводит:
- К саморазряду;
- Быстрому снижению емкости.
Китайские и немецкие ученые добились успеха, применив твердый электролит. Его пористая структура способствует:
- Диффузии ионов;
- Одновременно ограничивает движение соединений серы, что улучшает эффективность зарядки.
Исследователи создали стеклоподобную смесь из:
- Бора;
- Серы;
- Лития;
- Фосфора;
- Йода.
Добавление йода:
- Ускоряет перенос электронов;
- Повышает скорость реакции на электродах.
Это значительно увеличивает стабильность батарей.
Литий-серная батарея: срок службы – 300 лет
Исследователи создали батарею, которая выдерживает 25 000 циклов зарядки. При этом сохраняется 80% первоначальной емкости.
Это означает, что такая батарея может прослужить более 300 лет. Например, электромобилю с запасом хода 400 км и пробегом 15 000 км в год потребуется около 75 зарядок ежегодно. Это делает новый аккумулятор в десятки раз долговечнее литий-ионных.
Пока эта технология существует только в лабораторных условиях. Учёные использовали металлическую фольгу из индия и лития, а также смесь:
- Углерода;
- Серы;
- Стеклоподобного электролита.
Однако расчеты проводились только по весу серы. Поэтому плотность энергии и общий вес батареи остаются под вопросом.
Тaкие бaтареи вряд ли подойдут для смартфонов или электромобилей из-за низкoй объемной плотности энергии. Однaко их долговечность и быстрaя зарядка делают их пeрспективным рeшением для стационарных систeм хранения энергии.
Читайте также:
- Автомобильный аккумулятор разряжен: лайфхак для водителей зимой
- Натрий вместо лития: революция аккумуляторов началась в Китае
- Исследование: литий можно добывать с помощью геотермальной энергии
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
