Инженеры из Китая представили новую конструкцию натрий-серной батареи, которая предлагает потенциально более безопасную и дешевую альтернативу литий-ионным технологиям. Этот прорыв решает растущие проблемы, связанные с безопасностью лития, его растущей стоимостью и уязвимостями в цепочках поставок.
Проблема с литием
Литий-ионные батареи питают бесчисленное количество устройств — от смартфонов до электромобилей. Однако их зависимость от лития представляет собой серьезную проблему: литий склонен к перегреву, может воспламениться при определенных условиях, а его добыча из природных источников является дорогостоящей и экологически проблематичной. Спрос на литий быстро растет, что делает эти проблемы еще более острыми.
Предыдущие попытки натрий-серных батарей потерпели неудачу
Натрий-серные батареи давно считались жизнеспособной альтернативой, но предыдущие итерации имели критические ограничения. Более ранние конструкции требовали больших количеств металлического натрия, что делало их непрактичными для широкого использования из-за проблем безопасности и стоимости. Они также с трудом запускали необходимые химические реакции эффективно при комнатной температуре. Как отметили исследователи в недавнем исследовании в Nature, «Использование значительного количества металлического натрия…подрывает безопасность и экономическую эффективность».
Новый прорыв
Китайская исследовательская группа обошла эти препятствия, оптимизировав химическую реакцию внутри батареи. Их конструкция использует высоковольтовую, безэлектродную структуру, которая надежно функционирует при комнатной температуре. Новая батарея достигает напряжения разряда 3,6 вольта — существенное улучшение по сравнению с 1,6 вольта в более ранних моделях.
Преимущества по стоимости и безопасности
Заявлено, что новая натрий-серная батарея значительно дешевле в производстве, чем существующие альтернативы, при этом стоимость может быть в 100 раз ниже, чем у существующих натриевых батарей. Важно отметить, что в ней используется невоспламеняющийся электролит, в отличие от нестабильных жидких электролитов в стандартных литий-ионных батареях. Эта негорючесть решает серьезную проблему безопасности, связанную с литий-ионными технологиями.
Требуются дальнейшие исследования
Исследователи подчеркивают, что долгосрочная и крупномасштабная безопасность химических компонентов батареи все еще требует тщательной оценки. Несмотря на это предостережение, конструкция обещает решить текущие проблемы в цепочках поставок и проблемы безопасности в технологиях хранения энергии.
Потенциальные применения
Команда считает, что их безэлектродная натрий-серная батарея хорошо подходит для хранения энергии в масштабах электросети и питания носимой электроники. Сочетание экономичности, безопасности и производительности может сделать ее разрушительной силой на рынке аккумуляторов.
В конечном счете, эта новая технология аккумуляторов представляет собой важный шаг к более устойчивому и безопасному будущему для хранения энергии. Ключевым моментом является то, смогут ли эти лабораторные результаты перенестись на стабильную и надежную производительность в масштабе.
