Menu

Ємність нових батарей з твердим Li-S-електролітом перевищує в чотири рази ємність літій-іонних акумуляторів

Емкость новых батарей с твердым Li-S-электролитом превышает в четыре раза емкость литий-ионных аккумуляторов


Дослідники з Національної лабораторії Ок-Рідж (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) розробили нову багатообіцяючу конструкцію акумуляторних батарей на основі твердого електроліту, до складу якого входить літій і сірка (Li-S). Такі акумуляторні батареї більш дешеві у виробництві і володіють більш високим значенням показника щільності накопичуваної енергії, ніж традиційні літій-іонні акумулятори. Завдяки використання твердого електроліту, Li-S акумулятори більш довговічні і набагато більш безпечні в експлуатації, ніж акумулятори з рідким електролітом.

Li-S акумулятори вважаються деякими експертами як наступники літій-іонних акумуляторних батарей. Вони надзвичайно легкі, що дозволяє використовувати їх для забезпечення польотів на сонячній енергії, вони дешеві у виробництві, досить довговічні і демонструють високе значення показника енергетичної щільності. Але, на жаль, ця технологія ще досить "сира", і її головною проблемою є проблема відповідного електроліту, оптимальний склад якого поки ще був не знайдено.

У попередніх спробах створення Li-S акумуляторів дослідники використовували рідкі електроліти. Але використання рідкого електроліту є монетою з двома сторонами, з одного боку - рідина, наповнений іонами, є чудовим провідником електричного струму, але з іншого боку рідкий електроліт деградує з часом і зі збільшенням кількості циклів заряду-розряду, що призводить до передчасного виходу батареї з ладу. Крім цього, деякі рідкі електроліти вогненебезпечні, що являє собою проблему при експлуатації акумуляторних батарей.

Емкость новых батарей с твердым Li-S-электролитом превышает в четыре раза емкость литий-ионных аккумуляторов


Але тепер, за словами дослідників, їм вдалося знайти вирішення вищевказаних проблем, яким став складу твердого електроліту, основою якого стало поєднання літію і полисульфидфосфатов, багатих сіркою матеріалів з високою питомою електричною провідністю. "Наша технологія, в якій використовується твердий Li-S-електроліт, позбавлена більшої частини недоліків, якими володіють акумулятори з рідким електролітом" - розповідає доктор Ченгду Лиэнг (Dr. Chengdu Liang), - "Досвідчені зразки Li-S батарей витримують без погіршення їх характеристик велику кількість циклів, не втрачаючи ємність, як літій-іонні акумулятори".

Досвідчені зразки Li-S акумуляторів після 300 циклів заряда0разрядки, проведених при температурі 60 градусів за шкалою Цельсія, зберегли питому щільність в 1200 мА*ч/р. Для порівняння, аналогічний показник літій-іонних акумуляторів становить 140-170 мА*год/г, але Li-S акумулятори виробляють половину напруги, яке виробляють літій-іонні акумулятори. Тому восьмикратне збільшення щільності енергії призводить фактично до чотириразового збільшення ємності акумуляторної батареї.

У складі Li-S акумуляторної батареї використовується сірка, яка у великій кількості виходить як побічний продукт нафтопереробки. Це дозволить використовувати розроблену технологію, як один із способів утилізації промислових відходів, які накопичуються у великих кількостях. В даний час нова технологія виробництва Li-S акумуляторів знаходиться у вигляді, який не дуже підходить для практичної її реалізації. Але доктор Лиэнг і його група подали патентну заявку і після оформлення відповідного патенту планують доопрацювати технологію до потрібного рівня, який дозволить налагодити масове виробництво нових акумуляторних батарей.

|