Додатково до уроку хімії 9 клас навчальний проект "Електроліти в сучасних акумуляторах"

Сірковмісні акумулятори у 4 рази перевершують сучасні Li-ion аналоги

·               

Дослідники з Національної лабораторії Оак-Рідж (ORNL) розробили нову перспективну конструкцію акумуляторних батарей на основі твердого електроліту, до складу якого входить літій і сірка (Li-S). Такі акумуляторні батареї дешевші у виробництві і мають більш високу ємність накопичуваної енергії ніж традиційні літій-іонні акумулятори. Завдяки використання твердого електроліту, Li-S акумулятори більш довговічні і набагато більш безпечніші в експлуатації ніж акумулятори з рідким електролітом. Li-S акумулятори вважаються деякими експертами як наступники літій-іонних акумуляторних батарей. Вони надзвичайно легкі, що дозволяє використовувати їх для забезпечення польотів на сонячній енергії, вони дешеві у виробництві, досить довговічні і демонструють високе значення показника енергетичної ємності. Але, нажаль, ця технологія ще достатньо "сира", і її головною проблемою є проблема підходящого електроліту, оптимальний склад якого поки ще не був знайдений. У попередніх спробах створення Li-S акумуляторів дослідники використовували рідкі електроліти. Але використання рідкого електроліту є монетою з двома сторонами, з одного боку - рідина, наповнена іонами, є чудовим провідником електричного струму, але з іншого боку рідкий електроліт деградує з часом і зі збільшенням кількості циклів зарядження-розрядження це призводить до передчасного виходу батареї з ладу. Крім цього, деякі рідкі електроліти вогненебезпечні, що є суттєвою проблемою при експлуатації акумуляторних батарей. Але тепер, за словами дослідників, їм вдалося знайти вирішення вищевказаних проблем. Ним став новий склад твердого електроліту, основою якого стало поєднання літію і полісульфідфосфатів, багатих сіркою матеріалів з високою питомою електричною провідністю. "Наша технологія, у якій використовується твердий Li-S-електроліт, позбавлена більшої частини недоліків, якими володіють акумулятори з рідким електролітом" - розповідає доктор Ченгду Лянг (Dr. Chengdu Liang), - "Дослідні зразки Li-S батарей витримують без погіршення їх характеристик велику кількість циклів, не втрачаючи ємність, як літій-іонні акумулятори". Дослідні зразки Li-S акумуляторів після 300 циклів зарядження-разрядження, проведених при температурі у 60 градусів за шкалою Цельсія, зберегли питому ємність у 1200 мА*год / г. Для порівняння, аналогічний показник літій-іонних акумуляторів становить 140-170 мА*год / г, але Li-S акумулятори виробляють половину напруги, яку виробляють літій-іонні акумулятори. Тому восьмикратне збільшення ємності енергії призводить фактично до чотириразового збільшення ємності акумуляторної батареї. У складі Li-S акумуляторної батареї використовується сірка, яка у великих кількості утворюється як побічний продукт нафтопереробки. Це дозволить використовувати розроблену технологію, як один із способів утилізації промислових відходів, які накопичуються у великих кількостях. У даний час нова технологія виробництва Li-S акумуляторів знаходиться у вигляді, що не дуже підходить для практичної її реалізації. Але доктор Ліенг і його група подали патентну заявку і після оформлення відповідного патенту планують доопрацювати технологію до потрібного рівня, який дозволить налагодити масове виробництво нових акумуляторних батарей.