Исследовательская группа в Китае провела Я просто отодвинул занавеску о новой конструкции натриево-серной батареи, которая может фундаментально изменить математику хранения энергии. Используя ту самую химию, которая в прошлом давала инженерам серу, им удалось построить элемент, который невероятно дешев в производстве, но при этом обеспечивает огромную выработку энергии.

В конструкции, которая в настоящее время проходит испытания в лаборатории, используются очень дешевые ингредиенты: сера, натрий, алюминий и электролит на основе хлора. В первоначальных испытаниях батарея достигла плотности энергии более 2000 ватт-часов на килограмм – значение, которое затмевает сегодняшние натрий-ионные батареи и даже конкурирует с первоклассными литиевыми элементами.

Сера всегда была «белым китом» в аккумуляторной технологии, поскольку теоретически она может хранить много энергии.

Проблема? В стандартных литий-серных батареях сера имеет тенденцию образовывать грязные химические побочные продукты, которые нарушают работу и сокращают срок службы батареи. Этот новый подход переворачивает сценарий. Вместо того, чтобы заставлять серу просто принимать электроны, исследователи создали систему, в которой сера фактически их высвобождает.

Вот как это работает: в батарее используется катод из чистой серы и простой кусок алюминиевой фольги в качестве анода. Секретный соус — это электролит, смесь хлорида алюминия, солей натрия и хлора. Когда вы разряжаете батарею, атомы серы на катоде отдают электроны и реагируют с хлором, образуя хлориды серы. Тем временем ионы натрия захватывают эти электроны и оседают на алюминиевой фольге.

Этот особый химический танец позволяет избежать проблем с деградацией, которые обычно возникают с серными батареями. Пористый углеродный слой удерживает химически активные вещества, а сепаратор из стекловолокна предотвращает короткое замыкание. Это сложная реакция, но команда доказала, что она происходит плавно и обратимо.

Значения долговечности здесь впечатляют.

Испытательные элементы выдержали 1400 циклов зарядки-разрядки, прежде чем потеряли значительную емкость. Долговечность еще выше: после более чем года к аккумулятору не прикасались, он по-прежнему сохранял 95 процентов заряда. Это очень важно для проектов долгосрочного хранения, когда батареи могут не использоваться в течение недель или месяцев.

Но самым тревожным фактором является цена. Основываясь на стоимости сырья, исследователи подсчитали, что эта батарея может стоить около 5 долларов за киловатт-час. Для сравнения, это менее одной десятой стоимости многих современных натриевых батарей и на несколько миль дешевле, чем литий-ионных батарей. Если они смогут массово производить это, хранение возобновляемой энергии в сети может стать очень дешевым.

Конечно, есть подвох. Используемый ими богатый хлором электролит является коррозийным, и с ним трудно безопасно работать. Кроме того, эти цифры получены в результате лабораторных испытаний, основанных на весе активных материалов, а не на полностью упакованном коммерческом элементе. Доставить его из мензурки в заводской цех будет огромным техническим препятствием.

Тем не менее, это исследование является громким тревожным звонком. Это доказывает, что когда стандартные материалы, такие как литий, становятся слишком дорогими или дефицитными, творчество с «нетрадиционной» химией может открыть двери, о существовании которых мы даже не подозревали.