Учени в Германия може би са намерили решение на едно от най-големите предизвикателства в света на електрическите автомобили. Техният пробив може да постави началото на нова ера от по-леки, по-безопасни и значително по-мощни батерии.

Ново поколение литиево-сярна батерия

Изследователски екип от института „Фраунхофер“ в Дрезден представи ново поколение литиево-сярна батерия (Li-S) с твърд електролит. Отдавна се смята, че този дизайн е един от най-обещаващите наследници на днешните литиево-йонни системи. Ако технологията се окаже успешна, тя може драстично да увеличи пробега на електрическите автомобили, като същевременно намали разходите и замърсяването от автомобилите с двигатели с вътрешно горене.

Разработката се осъществява чрез две големи инициативи: AnSiLiS, финансирана от германското федерално министерство на изследванията, и TALISSMAN, подкрепена от програмата „Хоризонт Европа“ на ЕС. Заедно те работят за решаването на най-голямата научна пречка пред Li-S батериите – стабилизирането на химичния състав, за да се предотврати загубата на производителност с течение на времето.

Проблемът и неговото решение

Литиево-серните батерии винаги са имали огромен потенциал. Теоретично те могат да достигнат двойно по-висока енергийна плътност от литиево-йонните, използвайки сяра – изобилен и евтин материал. Проблемът е, че течните електролити, които обикновено се използват в тях, са склонни да образуват нестабилни странични продукти, наречени полисулфиди, което води до бързо износване.

Решението на екипа от „Фраунхофер“ е да замени по-голямата част от течния електролит с твърди материали. Това създава по-безопасна, по-стабилна и по-енергийно плътна батерия.

Впечатляващи резултати и бъдещи цели

Първоначалните лабораторни резултати са впечатляващи. Изследователите вече са надхвърлили 600 ватчаса на килограм (Втч/кг) специфична енергийна плътност, което е далеч над нивата на повечето батерии за електрически автомобили днес. Целта на екипа за комерсиалните версии е около 550 Втч/кг при цена под 86 долара за киловатчас. Подобна комбинация би намалила драстично разходите за притежание на електромобил и би направила моделите с по-голям пробег по-достъпни за масовия потребител.

Ползи за ежедневието и околната среда

Тази батерия може също така да улесни ежедневието. По-леките превозни средства използват по-малко енергия, зареждат се по-бързо и натоварват по-малко електрическата мрежа. Тъй като електрическите автомобили не отделят вредни емисии от ауспуха, подобрения като това допринасят пряко за по-чист въздух и по-здравословна среда в градовете.

Екипът зад изследването обясни, че комбинацията от оптимизирани материали, задълбочен анализ и процес-ориентирана разработка ще проправи пътя на литиево-серните батерии в приложения, където конвенционалните технологии достигат своите граници.

Ефективно производство и бъдещи приложения

Изследователите са създали новите клетки, използвайки производствения метод DRYtraec на „Фраунхофер“. Това е технология за нанасяне на покрития без разтворители, която намалява потреблението на енергия в производството с до 30% и значително съкращава емисиите на CO2. Още по-важно е, че процесът е съвместим със съществуващите производствени линии за литиево-йонни батерии, което ще улесни бързото му внедряване от автомобилните производители.

Според ръководителите на проекта новата платформа за батерии може в бъдеще да задвижва не само електрически автомобили, но и дронове, самолети и преносими устройства. Очаква се пълноценни прототипи да се появят през следващите години. Ако технологията се развие според очакванията, тя може да помогне за прекрояването на бъдещето на транспорта, като същевременно предостави на шофьорите по-чисти, по-безопасни и по-достъпни автомобили.