Увеличение емкости на 300%: Новая технология производства аккумуляторов позволяет значительно снизить затраты на хранение энергии

Натриево-серные батареи, также известные как Na-S-батареи, представляют собой тип накопителей энергии, в которых в качестве электролита используется расплавленная смесь натрия и серы.

Разработана новая батарея, в четыре раза превосходящая по емкости литиевые батареи и имеющая более доступную стоимость.

Международная группа исследователей под руководством д-ра Шенлонга Чжао из Сиднейского университета разработала новый аккумулятор, способный значительно снизить стоимость перехода к декарбонизированной экономике.

Эта батарея обладает в четыре раза большей энергоемкостью, чем литий-ионные батареи, и значительно дешевле в производстве. Для создания батареи группа исследователей использовала сернистый натрий — тип расплавленной соли, которую можно добывать из морской воды, что делает ее более экономичной альтернативой литий-ионным батареям.

Хотя натриево-серные (Na-S) батареи существуют уже более полувека, они были неполноценной альтернативой, а их широкое применение ограничивалось низкой энергоемкостью и коротким жизненным циклом.

Используя простой процесс пиролиза и электроды на основе углерода для повышения реакционной способности серы и обратимости реакций между серой и натрием, исследователи избавились от своей прежней вялой репутации, продемонстрировав сверхвысокую емкость и сверхдолговечность при комнатной температуре.

По словам исследователей, Na-S-батарея также является более энергоемкой и менее токсичной альтернативой литий-ионным батареям, которые, хотя и широко используются в электронных устройствах и для хранения энергии, дороги в производстве и переработке.

Na-S-батарея доктора Чжао была специально разработана для создания высокоэффективного решения для крупных систем хранения возобновляемой энергии, таких как электрические сети, при значительном снижении эксплуатационных расходов.

По данным Совета по чистой энергии, в 2021 году 32,5% электроэнергии в Австралии было получено от экологически чистых источников энергии, и развитие отрасли ускоряется. Бытовые накопители энергии также растут. Согласно недавнему отчету, в 2021 году было установлено рекордное количество аккумуляторов — 33 000 штук.

«Наша натриевая батарея способна значительно снизить затраты, обеспечивая при этом в четыре раза большую емкость. Это значительный прорыв для развития возобновляемой энергетики, которая, несмотря на снижение затрат в долгосрочной перспективе, имеет ряд финансовых барьеров для выхода на рынок», — сказал ведущий исследователь д-р Чжао.

Когда солнце не светит, а ветер не дует, нам нужны высококачественные решения по хранению энергии, которые не стоят дорого и легко доступны на местном или региональном уровне».

«Мы надеемся, что, предоставив технологию, позволяющую снизить затраты, мы сможем быстрее достичь горизонта чистой энергии. Это, наверное, само собой разумеется, но чем быстрее мы сможем провести декарбонизацию, тем больше шансов остановить потепление.

«Решения для хранения энергии, которые производятся с использованием таких доступных ресурсов, как натрий, который может быть переработан из морской воды, также могут гарантировать более высокую энергетическую безопасность в целом и позволить большему числу стран присоединиться к процессу декарбонизации».

Лабораторные батареи (ционные батареи) были успешно изготовлены и испытаны в химико-технологическом центре Сиднейского университета. Теперь исследователи планируют усовершенствовать и коммерциализировать недавно изготовленные мешочные элементы на уровне Ah.

Ссылка: «Атомарно-дисперсный двухсайтовый катод с рекордно высокой массовой загрузкой серы для высокопроизводительных натриево-серных батарей комнатной температуры», Бин-Вей Чжан, Люйюэ Цао, Ченг Тан, Чуньхуэй Тан, Ниньян Ченг, Вэй-Хонг Лай, Юнь-Сяо Ванг, Чжэнь-Сян Ченг, Цзюньцай Донг, Юань Конг, Ши-Сюэ Доу и Шенлун Чжао, 29 октября 2022 г., Advanced Materials . DOI: 10.1002/adma.20220682