Китайски пробив: Новите литиево-серни батерии достигнаха рекордна енергийна плътност от 549 Wh/kg

Китайски изследователи откриха начин за радикално подобряване ефективността на литиево-серните батерии. В статия за списание Nature учените описват нов молекулярен „премедиатор“ – специална добавка в батерията, която се активира точно в момента, в който започва ключовата химическа реакция. Прототипът показа два пъти по-висока енергийна плътност от най-добрите съвременни литиево-йонни батерии за дронове – 549Wh/kg. Това би удвоило поне два пъти пробега или капацитета на полезния товар на дроновете.

Съвременните дронове – от пощенските до спасителните – се захранват от литиево-йонни батерии. Тяхната практическа енергийна плътност рядко надхвърля 300Wh/kg. Това е достатъчно само за кратки полети. Теоретичният предел на тази технология е близо, пише China Daily, и учените се насочват към батерии, базирани на други електрохимични принципи. Например, към литиево-серните батерии.

Литиево-серните батерии имат изключително висока теоретична енергийна плътност – няколко пъти по-висока от литиево-йонните батерии. Освен това сярата е евтина и достъпна суровина. Но на практика тези батерии страдат от сериозен недостатък: по време на зареждане и разреждане сярата образува разтворими междинни продукти, които забавят реакциите и губят енергия.

Екип от учени от университета Цинхуа вкарва в електролита специална молекула – премедиатор. В състояние на покой тя е химически инертна. Но веднага щом батерията започне да работи и се задейства електрохимичната реакция, тя се активира. Задачата му е да улавя междинните съединения и да ги задържа на място, като същевременно образува бързи линии за пренос на електроните и йоните.

При лабораторните тестове прототипът издържа 800 цикъла на зареждане и разреждане, като запазва почти 82 % от първоначалния си капацитет.

Но най-важното е, че изследователите са успели да създадат практична плоска батерия с енергийна плътност 549Wh/kg. Това е почти два пъти повече от енергийната плътност на стандартните батерии за дронове (250-300Wh/kg).

За дроновете тези цифри означават реално удвояване на обсега, възможност за поемане на по-тежки товари или за два пъти по-дълъг престой във въздуха.

Според авторите новият подход не се ограничава до литиево-серните батерии. Подобни премедиатори биха могли да намерят приложение в проточните батерии, литиево-металните системи и дори в процесите на реновиране на излезли от употреба батерии.

Ако екипът успее да гарантира дълготрайност на клетката, новата технология може да предизвика истинска революция в електромобилността и авиацията, позволявайки създаването на превозни средства с двойно по-голям пробег при запазване на същото тегло на батерийния блок.

Да напомним, че миналата есен сайтът Kaldata съобщи, че изследователи от Германия са разработили твърдотелна литиево-серна батерия с рекордна енергийна плътност от над 600 Wh/kg – два пъти повече от литиево-йонните елементи. Прогресът в това направление е наистина много бърз.