Конечно, речь идёт не о принципиально новых батареях, а всего лишь о новой технологии накопления энергии, которая позволит в 3-5 раз улучшить существующие показатели литиевых АКБ.
Научные сотрудники Дрексельского университета, расположенного в штате Филадельфия, США, во время проведения очередного эксперимента совершенно случайно получили стабильное состояние гамма-серы при нормальной температуре окружающей среды. Ранее подобных продолжительных эффектов в ходе исследований получить почти никому не удавалось, а максимальное время жизни моноклинной формы серы не превышало 30 минут. Поэтому открытие филадельфийских учёных в перспективе может значительно «встряхнуть» рынок накопителей энергии, предложив ему модифицированный литий-серный накопитель, обладающий гораздо более «продвинутыми» показателями энергоэффективности, чем литий-ионные аккумуляторы.
Кстати, различные исследовательские лаборатории уже занимались (и занимаются до сих пор) изучением возможности создать стабильно функционирующий серный катод в литиевых батареях, однако попытки не увенчались успехом – накопитель с каждым циклом заряда-разряда ощутимо терял в ёмкости. Однако быстрее всех преуспели в этом направлении американские учёные, пусть и случайно.
Их испытательный образец обладает в три раза большей ёмкостью, чем литий-ионный АКБ и чрезвычайно устойчив, во-первых, к потере энергоёмкости батареи, а во-вторых, к появлению дегенеративных процессов на катоде, то есть, образованию дендритов, являющихся причиной выхода из строя Li-Ion аккумуляторов, а в некоторых случаях ещё и вызывающих его возгорание.
Как поясняют сотрудники университета, во время поисков оптимального решения для катода литиевой батареи, основанного на моноклинном состояние гамма-серы, им удалось стабилизировать поведение вещества при температуре в 95 °С. Однако, во время остывания материала, он вдруг перешёл в другую форму кристаллической решётки – ромбическую. И именно такой переход обеспечил увеличенный срок жизни соединения, которое и использовали учёные для создания гамма-серного катода в аккумуляторе.
Соавтор научной работы Рахул Пай отметил, что возможности нового катода уже гораздо выше, чем у традиционного, литий-ионного. Так, в ходе проверки прототипа на работоспособность учёные выяснили, что после тысячи циклов заряда-разряда батарея не потеряла способности накапливать энергию, а её химический состав и физические свойства не изменились. Тогда исследовали продолжили эксперимент и смогли достигнуть показателя в 4000 циклов, что даже для существующих традиционных аккумуляторов является недостижимым результатом. В пересчёте на время – это практически 10 лет достаточно активного использования АКБ. При этом ёмкость прототипа оставалась на расчётном уровне — в три раза больше, чем у Li-Ion.
Сейчас филадельфийские исследователи работают над тем, чтобы полностью понять механизм образования стабильного соединения моноклинной формы гамма-серы и получить эффективный механизм создания катодов на её основе. В случае успешного завершения эксперимента потребительский рынок систем накопления энергии получит новый аккумулятор, значительно расширяющий возможности большинства сфер, основанных на передаче, хранении и накоплении энергии.
