През последните месеци публикувахме серия от статии за Tweakers за иновациите в света на батериите. Обикновеният човек често мисли, че всички батерии се нуждаят от едни и същи суровини и че издържат толкова дълго в електрическо превозно средство, колкото и в смартфон. Ето защо често се правят общи изявления по време на напитки и партита за рождени дни, като например, че няма достатъчно суровини, че батериите са твърде замърсени, че суровините се извличат от земята от деца-роби и че те издържат само няколко години . . Има обаче толкова много различни комбинации, че подобни твърдения са погрешни само поради тази причина.
Тези променливи наистина започват с изискванията. Трябва ли батерията да има възможно най-високата енергийна плътност, висок капацитет на зареждане, дълъг експлоатационен живот или ниски разходи? За предпочитане е всички по едно и също време, разбира се, но това е практически невъзможно. В предишни статии от тази серия обсъдихме, че литиево-железният фосфат бързо печели пазарен дял спрямо никелови и кобалтови катоди, че натрият е алтернатива на лития и че силициевият анод има по-добри краткосрочни характеристики за постигане на по-висока плътност. Всички тези променливи имат по-малко въздействие върху околната среда. Все още не е обсъждана в тази серия, но също обещаваща, е батерия със серен катод.
По-екологични и по-евтини
Сярата е много по-лесна и по-евтина руда за извличане от никел, манган и кобалт (NMC). Това е шестнадесетият най-изобилен елемент в земната кора, съставляващ около 0,03 до 0,06 процента от общото му тегло. Това може да не звучи много, но е много повече от суровини за nmc катоди. В допълнение, има много по-малко етични проблеми, свързани със сярата и добивът не се основава на ограничен брой региони; Има го практически навсякъде по света. Добивът на сяра е по-малко вреден за околната среда и хората, участващи в процеса. Поради широката си достъпност, извличането на сяра е много по-лесно и по-евтино, точно както извличането на натрий и силиций.
Изключително висока енергийна плътност
Най-интересното при сярата за батерии е нейната изключително висока енергийна плътност. Енергийната плътност на една батерия се определя от броя на електроните, които могат да бъдат съхранени и освободени по време на зареждане и разреждане и силата на тока, при който това се случва. В Li-S батерия всеки серен атом може ефективно да свърже два литиеви йона (Li+) и два електрона, което води до образуването на литиев сулфид (Li2с). Това е много по-ефективно от конвенционалните литиево-йонни батерии, където, подобно на кобалта, всеки катоден атом може да свърже само един литиев йон и един електрон. Следователно сярната батерия изисква по-малко суровини за съхраняване на същото количество енергия, което води до много по-висока енергийна плътност. С такава батерия електрическите превозни средства могат да станат по-леки и да пътуват на по-големи разстояния.
водещ теоретичен потенциал; Максималната енергийна плътност е малко под 2600Wh на килограм, което е близо десет пъти (!) повече от най-добрите NMC батерии в момента. Това е на теория, защото на практика това не може да се използва пълноценно. Междувременно друг тип, натриево-сярната (Na-S) батерия, работи много добре. Точно както натриевата батерия, обсъдена по-рано, тази алтернатива изобщо не се нуждае от литий, но натрият, заедно с обещаващия серен катод, се грижи за съхранението на енергия. Тъй като и натрият, и сярата са сравнително лесни за извличане, това може да доведе до много по-евтин тип батерия, която също може да се произвежда във всяка част на света.
В тази статия обсъждаме и двата варианта, както и последните изследвания и разработки, както и разбира се предизвикателствата.
„Страстен мислител. Twitter maven. Склонен към пристъпи на апатия. Приветлив музикален експерт. Фен на алкохола на свободна практика. Фанатик на бирата.“