Традиційні літій-іонні акумулятори наближаються до свого максимуму, тому виробники активно шукають більш ефективні, доступні та екологічно чисті варіанти. Літій-сірчані батареї (Li-S) стають основними кандидатами на заміну існуючих технологій.
Ця технологія обіцяє теоретичну щільність енергії до 2600 Вт-год/кг -- це приблизно в п'ять разів більше, ніж у літій-іонних аналогів. Крім того, сірка -- один із найпоширеніших елементів на Землі і часто залишається дешевим побічним продуктом нафтопереробки, пише Highstar.
Позитивні аспекти
На відміну від літій-іонних акумуляторів, у літій-сірчаних батареях відбувається не просто переміщення іонів між шарами матеріалів (інтеркаляція), а справжня хімічна реакція. Під час процесу розряду літій взаємодіє із сіркою, що призводить до утворення літійського сульфіду та вивільнення енергії. Кожен атом сірки може приймати два літій-іони, тоді як у звичайних акумуляторах на один атом припадає менше одного іону. Це забезпечує значний приріст ємності. Крім того, такі акумулятори є легшими, що є критично важливим для електромобілів та авіаційної промисловості.
Окрім значної енергетичної щільності, літій-сірчані акумулятори вирізняються своєю доступністю та екологічними перевагами. Вони не потребують використання дорогих і складних у видобутку кобальту чи нікелю. Процес виробництва таких батарей може зменшити вуглецевий слід до 60%. Що стосується безпеки, то сірчаний катод не піддається займанням, що суттєво знижує ймовірність теплового розгону.
Проте технологія все ще далека від досконалості. Головною перешкодою для широкого впровадження залишається так званий "ефект полісульфідного човника". Під час роботи проміжні продукти реакцій розчиняються в електроліті та переміщуються між електродами, що викликає небажані реакції. Це, в свою чергу, спричиняє швидке зменшення ємності та самовільний розряд.
Внаслідок цього, ресурс літій-сірчаних акумуляторів наразі коливається в межах 300-500 циклів, у той час як літій-іонні можуть працювати більше 1000 циклів. Крім того, сірка має низьку електропровідність, а під час розрядки вона може збільшувати свій об'єм до 80%, що здатне призводити до механічних пошкоджень у конструкції акумулятора.
Перспективи реалізації
Попри всі труднощі, розвиток в цій сфері відбувається швидкими темпами. Такі компанії, як Lyten та Zeta Energy, вже займаються створенням комерційних прототипів та мають у планах запуск виробничих потужностей. Прогнозується, що літій-сірчані акумулятори можуть з'явитися в комерційних електромобілях в період з 2028 по 2030 рік, а в безпілотниках і спеціалізованій техніці – ще раніше.
Раніше було зазначено, що акумулятори для електричних автомобілів стануть "невразливими". Хоча літієві акумулятори вже широко використовуються в побутовій електроніці, вони мають істотний недолік — схильність до загоряння. Однак, здається, що ця проблема незабаром буде вирішена.
#Електрична батарея #Електрика #Енергія #Акумуляторна батарея #Електроніка #Земля #Іон #Електромобіль #Атом #Літій #Сірка #Кобальт #Літій-іонний акумулятор #Ємність #Щільність енергії #Сульфіди #Хімічна реакція #Катод #Електроліт #Електрод
