Създадена е твърдотелна литиево-серниста батерия с енергийна плътност 600Wh/kg

Изследователи от института Фраунхофер са разработили твърдотелна литиево-серниста батерия с рекордна енергийна плътност от над 600Wh/kg – два пъти повече от литиево-йонните клетки. Разработката преодолява основните предизвикателства на конвенционалните литиево-серникови батерии, като съчетава висока енергийна плътност, повишена безопасност и потенциал за масово производство.

Li-S батериите се разглеждат като потенциален наследник на литиево-йонните системи поради високата си енергийна плътност и използването на евтина сяра в катода. При традиционните клетки с течен електролит обаче могат да се образуват странични продукти като разтворими полисулфиди. Това води до загуба на материал и ускорено влошаване на стабилността на цикъла.

Учените предлагат вариант на Li-S батерия с минимално количество течен електролит, като по-голямата част от него се заменя с твърди материали. Този подход намалява образуването на странични продукти, а също така повишава безопасността и дълготрайността на клетките.

Ключов елемент на производството е технологията DRYtraec – метод за сухо покритие на електродите без разтворители. Чрез него се създават стабилни слоеве без дълги периоди на сушене, намалява се потреблението на енергия при производството с до 30% и се намаляват емисиите на CO₂. DRYtraec е лесно мащабируема за промишлено производство от ролка до ролка и е съвместима със съществуващите линии за литиево-йонни батерии.

Предварителните тестове показаха, че новите клетки постигат енергийна плътност от над 600Wh/kg при ниска производствена цена от по-малко от 75 €/kWh. Резултатите показват също така висока стабилност на циклите и повторяемост на параметрите, което е важно за серийното производство.

Работата се извършва в рамките на два проекта: AnSiLiS, финансиран от Германското федерално министерство на научните изследвания, технологиите и космическото пространство, и TALISSMAN, подкрепен от програмата на ЕС Horizon Europe. Първият проект е насочен към разработването на катод от сяра и въглерод, литиево-метален анод и хибриден електролит, а вторият – към мащабирането и промишленото утвърждаване на батерии за електрически превозни средства. Цялата разработка се извършва в Центъра за върхови постижения за батерии, където се интегрират материалите, производството на електроди, лазерното рязане, полагането на слоевете и тестването на прототипите.

Учените се надяват, че новите батерии ще намерят приложение в електрическите превозни средства, авиацията, безпилотните самолети и преносимите системи за съхранение на енергия.