Що таке літій-сірчані акумулятори?
Звичні літій-іонні батареї досягають своєї межі, і виробники шукають більш ефективні, дешеві та екологічні альтернативи. Головним претендентом на роль нового стандарту стають літій-сірчані акумулятори (Li-S). 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.
Які переваги літій-сірчаних батарей?
На відміну від літій-іонних батарей, де іони просто переміщуються між шарами матеріалів (інтеркаляція), у літій-сірчаних відбувається повноцінна хімічна реакція. Під час розряду літій реагує з сіркою, утворюючи сульфід літію і вивільняючи енергію. Кожен атом сірки здатний прийняти два іони літію, тоді як у традиційних батареях на один атом припадає менше одного іона. Це і забезпечує колосальний приріст ємності. При цьому АКБ виходять легшими, що критично важливо для електромобілів і авіації.
Крім високої щільності енергії, літій-сірчані батареї виграють у ціні та екологічності. Вони не вимагають дорогого і проблемного кобальту або нікелю. Виробництво таких акумуляторів може мати на 60% менший вуглецевий слід. Безпека також на висоті: сірчаний катод не горить, що знижує ризик теплового розгону.
Які проблеми існують у літій-сірчаних батарей?
Однак технологія поки що не ідеальна. Основною перешкодою для масового застосування залишається так званий “полісульфідний човниковий ефект”. У процесі роботи проміжні продукти реакції розчиняються в електроліті та мігрують між електродами, викликаючи паразитні реакції. Це призводить до швидкої втрати ємності та саморозряду. Через це ресурс літій-сірчаних батарей поки що обмежений 300-500 циклами, тоді як літій-іонні витримують понад 1000. Також сірка погано проводить електрику, і під час розряду вона розширюється в об’ємі до 80%, що може механічно руйнувати структуру батареї.
Які перспективи впровадження літій-сірчаних батарей?
Незважаючи на складнощі, прогрес іде швидко. Компанії на кшталт Lyten і Zeta Energy вже працюють над комерційними прототипами і планують запуск заводів. Очікується, що літій-сірчані батареї почнуть з’являтися в комерційних електромобілях до 2028-2030 років, а в дронах і спецтехніці — ще раніше.
Раніше повідомлялося, що батареї для електромобілів стануть “невбиваними”. Хоча літієві батареї сьогодні зустрічаються в усій побутовій електроніці, у них є великий недолік — вони легко запалюються. Схоже, що тепер це перестане бути проблемою.
