Китайские исследователи сообщили о создании высоковольтной натрий-серной батареи, которая обещает сдвиг в системах накопления энергии для транспорта и стационарных сетей. Прототип демонстрирует рекордную удельную энергию и при этом опирается на доступные материалы, что гарантирует снижение стоимости.
Главное - сочетание высокой ёмкости с экономичностью. По результатам лабораторных испытаний удельная энергия превысила 2000 Вт*ч/кг, тогда как у массовых литий-ионных ячеек этот диапазон обычно 100-300 Вт*ч/кг. Такой запас теоретически позволяет уменьшить массу батарейных блоков и продлить запас хода электротранспорта, а также сокращает расходы на хранение энергии в сетевых проектах.
В основе проекта - натрий и сера, а также алюминий и хлорсодержащий электролит. Доступность и низкая стоимость элементов упрощает логистику и снижает риски дефицита сырья. По оценке авторов, потенциальная себестоимость может опуститься до 5 долларов за кВт*ч - ниже чем у привычных нам литиевых батарей.
Техническая новизна - в химии электродов. Здесь сера выступает катодом-донором электроном, а не накопителем, как в ряде предыдущих концепций. Анодом служит алюминиевая фольга, на которой осаждаются ионы натрия, а электролит представляет собой смесь солей натрия и хлорида алюминия с активным участием хлора. При разряде сера взаимодействует с хлором, реакции идут обратимо и с меньшим образованием побочных соединений, что замедляет деградацию.
Для повышения устойчивости цикла авторы добавили пористый углеродный слой-ловушку для активных частиц и стекловолоконный сепаратор, уменьшающий риск коротких замыканий. В результате тестовые ячейки выдержали 1400 циклов до заметной потери емкости - это больше привычного нам ресурса литий-ионных систем, где 300-1000 циклов считаются нормой. Показатели хранения тоже впечатляют: после более чем года покоя сохранялось около 95% заряда.
Безопасность гарантируется благодаря отсутствию лития и использованию менее реакционноспособных компонентов, что снижает вероятность теплового разгона и упрощает требования к транспортировке.
Хлорсодержащий электролит отличается коррозийной активностью и предъявляет повышенные требования к материалам корпусов и уплотнений.
Интересные факты:
- Сера теоретически обеспечивает один из самых высоких показателей удельной ёмкости среди катодных материалов, но обычно страдает от полисульфидного "шаттла". Предложенная химия уменьшает этот эффект
- Натрий в 20-30 раз более распространён в земной коре, что делает сырьевую базу более предсказуемой по цене и объемам
- Потенциальная стоимость около 5 долл./кВт*ч в разы ниже нынешних решений
Никто не называет точных сроков реализации проекта в коммерции, но сам подход выглядит многообещающим для долгоживущих накопителей.
Нужно оборудование?
Звоните: 8 (800) 777-23-97
Точных Вам измерений!