Сотрудники Аналитического центра коллективного пользования ДФИЦ РАН Гафуров М.М., Ахмедов М.А., Рабаданов К.Ш. и Атаев М.Б. в начале текущего года успешно завершили проект «Разработка новых литий-серных батарей». Проект был поддержан грантом в рамках программы Старт-21-1 Фонда содействия инновациям. По условиям Фонда реализация проекта осуществлялась на базе учрежденного малого предприятия в научно-технической сфере ООО «ДАГЛИТИЙ», договор 4470ГС1/72582. В начале 2023 г. успешно завершены НИОКР, направленные на разработку технологий и получение новых материалов серного катода и электролита. На этой основе сконструированы и изготовлены опытные образцы двух типов литий-серных батарей в твердотельном и проточном исполнении. Разработанные и изготовленные опытные образцы литий-серных батарей характеризуются увеличенными показателями как по энергоемкости, так и по срокам эксплуатации.

        Литий-серные батареи - энергоемкие накопители энергии нового поколения, обеспечивают более высокую плотность энергии. Теоретически их емкость может достигать величин 1675 мА·ч/г при мощности энергии 2500 Вт.ч/кг (или ∼2800 Вт.ч /л), и эти показатели выше по сравнению с их литий-ионными аналогами. Разработки авторов вносят весомый вклад в развитие электрохимической энергетики, а сами батареи найдут применение в качестве источников бесперебойного питания для средств микроэлектроники, робототехники, электромобилей, авиа-электротранспорта и других средств с автономным электроснабжением.

        Нашим ученым удалось решить ряд проблем, связанных с диффузией полисульфидов лития от катода к аноду, пассивацией электродов, неоднородным ростом дендритов на литиевом аноде, которые приводили к потерям мощности энергии (емкости) и соответственно снижению срока службы литий-серной батареи.

        Разработанные и изготовленные в лабораторных условиях, в рамках реализации проекта за счёт финансовых средств гранта Фонда Содействия Инновациям прототипы ячеек твердотельной (520-750 Вт·ч/кг) и проточной (400-680 Вт·ч/кг) литий-серных батарей показали высокие эксплуатационные характеристики. Результаты тестирования разработанных прототипов ячеек твердотельной литий-серной батареи по мощности энергии сопоставимы с результатами таких зарубежных научных групп (стартапов), как  Theion (Германия), Lyten и Sion Power (США), но превосходят их по сроку службы и количеству выдерживаемых циклов заряда/разряда. Созданные сотрудниками-учеными АЦКП ДФИЦ РАН прототипы ячеек литий-серного проточного аккумулятора превосходят по мощности энергии и сроку службы результаты зарубежных стартапов, занимающихся коммерческой разработкой и внедрением литий-серных проточных редокс батарей –NanoFlowcell Holdings plc (Щвейцария) и StorTera (Великобритания).

         Для повышения уровня технологической готовности и его последующего промышленного внедрения требуется проведение дополнительных испытаний прототипов литий-серных батарей уже на реальных объектах (устройствах): микроэлектроники, электроинструментов, электротранспорта, систем хранения и передачи энергии, полученных от возобновляемых источников энергии (солнечных, ветряных и  гидроэлектростанций). Ученые ДФИЦ РАН настроены продолжить работы по усовершенствованию новых типов литий-серных батарей и поиску промышленных партнеров для организации их серийного производства.

Вернуться к новостной ленте