Учёные из Германии представили новую твердотельную литий-серную (Li–S) батарею, которая может изменить будущее электромобилей. Разработка обещает сделать аккумуляторы легче, безопаснее и значительно энергоэффективнее, открывая путь к более компактным и экологичным системам хранения энергии.
Проект ведётся в Дрездене, в Институте материалов и технологий пучков Фраунгофера (Fraunhofer IWS), в рамках двух исследовательских инициатив — AnSiLiS, финансируемой Федеральным министерством исследований, технологий и космоса Германии, и TALISSMAN, поддерживаемой программой Horizon Europe.
Что такое литий-серные аккумуляторы
Литий-серные батареи давно считаются перспективной заменой традиционным литий-ионным. Их главное преимущество — высокая удельная энергоёмкость, потенциально вдвое выше, чем у Li-ion, благодаря использованию дешёвой и доступной серы в качестве катода.
Однако до сих пор такие аккумуляторы сталкивались с серьёзной проблемой: жидкие электролиты в них образуют растворимые полисульфиды — побочные соединения, которые снижают стабильность и ускоряют деградацию ячеек.
Как работает новая технология
Исследователи из Fraunhofer IWS нашли решение: твердотельный электролит вместо жидкого. Он делает батареи безопаснее, устойчивее и плотнее по энергии. В лабораторных испытаниях новая конструкция показала удельную энергию более 600 Вт·ч/кг, что уже превосходит лучшие показатели современных литий-ионных систем.
В проекте AnSiLiS создаётся катод из серо-углеродного композита, тонкий анод из металлического лития и гибридный электролит. Проект TALISSMAN отвечает за масштабирование технологии и подготовку к промышленному производству. Цель — добиться энергоёмкости до 550 Вт·ч/кг при себестоимости менее 86 долларов (75 евро) за киловатт-час.
Производство без растворителей
Ключевым элементом новой разработки стала технология DRYtraec — безрастворный метод нанесения электродных покрытий. Он позволяет обходиться без энергоёмкой сушки, сокращая затраты энергии на до 30% и снижая выбросы CO₂. Кроме того, метод совместим с существующими линиями производства литий-ионных аккумуляторов, что упрощает переход на новые ячейки.
Все испытания и сборка прототипов проходят в Центре передовых аккумуляторных технологий (ABTC) в Дрездене, где объединены процессы от проектирования материалов до финальных тестов.
Литий-серные батареи особенно привлекательны для авиации, беспилотников и портативных устройств, где решающее значение имеет соотношение энергии и массы. Исследователи уверены: оптимизация материалов и производственных процессов позволит вывести технологию на уровень, при котором она сможет заменить литий-ионные аккумуляторы в областях, где их возможности уже на пределе.
Первые полнофункциональные прототипы ожидаются в ближайшие годы, а значит, у сверхлёгких электросамолётов и дронов — вполне осязаемое будущее.
