Когда мир отвергает разрушающие планету ископаемые топлива, он все больше ориентируется на батареи. Электромобили, солнечная энергия, ветроэнергия, приливная и волновая энергии, а также локальные энергетические сети будут зависеть от них для своей работы. Но наша существующая технология батарей громоздка, дорога и вредна для окружающей среды, и поэтому нам отчаянно нужна революция в области батарей. К счастью, недавняя статья описывает батарею, которая решает практически все эти проблемы. Но будет ли этого достаточно?
Эта батарея — это натрий-серная батарея на расплавленной соли. Она использует жидкую расплавленную соль в качестве электролита и существует уже долгое время (подробнее о батареях на расплавленной соли можно прочитать здесь). Эти батареи обычно дешевле, безопаснее и более экологичны, поскольку они используют меньшее количество широко доступных материалов (в том смысле, что они не требуют разрушающих экосистему практик добычи, как это делают литий-ионные батареи), являются нетоксичными и не воспламеняются.
Прежние батареи на расплавленной соли использовали алюминий-серные химии, и они обычно имеют низкую энергетическую плотность и требуют высоких температур для поддержания соли в расплавленном состоянии, что делает их относительно бесполезными. Но эта новая использует уникальную натрий-серную химию и соль, которая плавится при комнатной температуре, делая ее гораздо более удобной в использовании, дешевой и экологичной, чем другие батареи на расплавленной соли. Чтобы проверить это, исследователи создали прототип в виде кнопочной батареи и испытали его, и то, что они обнаружили, было замечательным.
Во-первых, эта батарея обладала невероятно высокой энергетической плотностью — 1017 мАч/г. Для сравнения, литий-ионные батареи с высокой энергетической плотностью имеют около 250 мАч/г, что означает, что эта батарея в четыре раза более энергоемка!
Сейчас нет данных о том, сколько может стоить такая батарея. Однако, оценки для другой батареи на расплавленной соли, использующей более дорогие материалы, составляют около 15 долларов за кВт·ч. Для сравнения, текущие литий-ионные батареи стоят около 132 долларов за кВт·ч. Таким образом, предполагая, что новая батарея на расплавленной соли стоит примерно столько же, она будет примерно на 90% дешевле текущих элементов.
Поскольку эта новая батарея работает при комнатной температуре, в теории она могла бы использоваться в электромобиле. Все, что вам нужно, это небольшая вторичная батарея для питания обогревателя в холодную погоду.
Так это идеальная батарея для электромобилей? Если использовать их в машине, например, Tesla Model S, вы могли бы установить в четыре раза большую емкость без увеличения веса, обеспечивая запас хода в 1620 миль. Более того, этот мега-аккумуляторный блок будет стоить меньше половины стоимости блока, который в настоящее время использует Tesla! Иными словами, использование этой батареи сделало бы электромобили почти идеальными.
Или не сделало бы?
Вы видите, тесты этой батареи показали, что после 1000 циклов зарядки ее емкость уменьшилась на 50%. Это означает, что наш гипотетический Model S испытал бы это снижение после 1,6 миллиона миль, но для более доступных автомобилей, использующих более маленькие аккумуляторы, такой уровень деградации сделал бы их срок службы слишком коротким для практического использования. Теперь, поскольку это была тестовая ячейка, она не была разработана для долгой жизни, поэтому это на самом деле удивительно хорошо. Это также означает, что будущие версии этой ячейки могут быть усовершенствованы и разработаны так, чтобы служить гораздо дольше.
Но на данный момент эта удивительно дешевая и экологичная ячейка больше подходит для использования в качестве аккумулятора для хранения энергии возобновляемых источников. Ее безопасный характер и сверхнизкая цена более чем компенсируют ее короткий срок службы. К тому же, поскольку эта батарея состоит из невероятно доступных материалов, ее можно использовать для быстрого расширения нашей емкости хранения в сети, не сталкиваясь с проблемами цепочки поставок или вызывая рост цен на аккумуляторы для электромобилей, поскольку спрос превышает предложение.
Вот почему исследователи сейчас разрабатывают версию большой мешочной ячейки (как те, которые питают ваш телефон и ноутбук), которая могла бы использоваться именно таким образом. Так что революция в области батарей, которая нам так отчаянно нужна, может быть уже на подходе. Надеемся только, что не слишком поздно.