Енергийната плътност на новата батерия за eVTOL е два пъти по-голяма от тази на литиево-йонната батерия

Австралийски учени представиха нови литиево-серни батерии с рекордна енергийна плътност до 400Wh/kg, което е два пъти повече от традиционните литиево-йонни батерии. Тези батерии предлагат няколко предимства: по-бързо зареждане, по-малко тегло и по-ниски производствени разходи. Литиево-сернистите батерии използват сяра, което ги прави по-екологични и по-евтини, а също така намалява зависимостта от редките и скъпи материали като кобалта. Благодарение на високия си енергиен капацитет и способността си бързо да отдават и приемат заряд, тези батерии са идеални за използване в eVTOL самолетите и други превозни средства с високи изисквания за мощност и динамика – като например премиум електромобилите.

Литиево-сярната (Li-S) технология се счита за обещаваща за батерии за акумулиране на енергия, но нейният недостатък е бавната скорост на зареждане. Изследователи от университета Монаш са разработили нов тип литиево-серниста батерия. Чрез добавяне на компонент от поливинилпиролидон те са успели значително да ускорят процеса на зареждане, както и да увеличат енергийната плътност. Новите батерии са по-леки и имат по-ниски производствени разходи.

Литиево-серните батерии използват сярата като положителен катод, а лития или литиево-йонния като анод. По време на циклите заряд-разряд литият се отлага неравномерно върху анода, като образува химически отлагания. Тези отлагания от своя страна водят до деградация на анода и електролита, което намалява живота на батерията с повече от половината в сравнение с литиево-йонните ѝ аналози. Освен това се увеличава рискът от късо съединение и дори от пожар.

Катализаторът на учените значително е подобрил показателите на литиево-йонните батерии по отношение на C-rate – скоростта, с която литиевата батерия се зарежда и разрежда спрямо капацитета си. Когато производството се увеличи и се създадат по-големи клетки, тази технология може да осигури енергийна плътност до 400Wh/kg. Това е повече от конвенционалните литиево-йонни батерии, които имат енергийна плътност от около 150-235 Wh/kg.

Неотдавнашна алтернатива със силициев композитен анод от ProLogium за електромобили демонстрира впечатляваща плътност от 321Wh/kg, но все още не е пусната в производство.

Литиево-серните батерии са идеални за високодинамични приложения, като например в авиацията, където са необходими мощни разрядни токове при излитането и преминаване в режим на ниска консумация по време на крейсерски полет. Бързото разреждане е особено важно за eVTOL, тъй като се изисква висока мощност както при излитането, така и при кацането, особено ако нивото на заряда е ниско. Това се потвърждава от съвместната работа на германския производител на аеротакси Lilium с Ionbox, който разработва батерии със силициеви аноди, специално пригодени за тези изисквания.

Допълнително предимство на литиево-сярните батерии е намалената зависимост от редки и скъпи елементи като кобалта, чийто добив има отрицателно въздействие върху околната среда. От друга страна, сярата е широко разпространена и достъпна, което прави тези батерии по-благоприятни от екологична и икономическа гледна точка. Университетът Монаш създаде стартъпа Ghove Energy, за да набере инвестиции и да пусне това решение на пазара. Изследователският екип работи за по-нататъшно ускоряване на времето за зареждане, както и за намаляване на количеството литий, необходимо за всяка клетка. Те планират да демонстрират технологията в комерсиални дронове и eVTOL самолети в рамките на една година.