В настоящее время проводятся исследования различных концепций аккумуляторных технологий. В июле стартовал проект «SoLiS — разработка литий-серных твердотельных батарей в многослойных пауч-упаковках» под руководством Института технологий лазерной обработки материалов Фраунгофера IWS из Дрездена.
Цель состоит в том, чтобы перенести перспективную концепцию твердотельной батареи из фундаментальных исследований в промышленное применение. Благодаря высокой емкости аккумуляторов и низким материальным затратам сера потенциально может стать большой надеждой для создания легких и недорогих аккумуляторов, которые можно было бы использовать, например, в электрической авиации. Кроме того, они считаются более безопасной альтернативой традиционным, легковоспламеняющимся жидким электролитам в литиевых батареях.
В твердотельных аккумуляторах транспортировку ионов лития между положительным и отрицательным электродом берут на себя неорганические или органические твердые вещества. В сочетании с новыми материалами для хранения энергии это является ключом к созданию безопасных аккумуляторных элементов с высокой плотностью энергии, считают в IWS Фраунгофера. Жидкие электролиты, с другой стороны, могут привести к нежелательным побочным реакциям в литий-серных батареях, что сократит срок службы элементов. IWS назвал предыдущие подходы к решению задачи использования твердых электролитов в качестве обнадеживающих. «Базовая возможность создания литий-серной твердой батареи уже продемонстрирована в лабораторных масштабах. Однако данных о прототипах ячеек, имеющих отношение к применению, слишком мало, поэтому оценить технологию пока невозможно», — говорят дрезденские ученые.
Поэтому целью пяти исследовательских партнеров по проекту «SoLiS» является разработка аккумуляторных ячеек с несколькими электродными слоями на основе литий-серной твердотельной технологии и их оценка с точки зрения применения. Целью является комплексное исследование и оптимизация нано- и микроструктуры электродов. Задача состоит в том, чтобы привести накопительный материал серу в тесный контакт с электропроводящим углеродом и электролитами, проводящими ионы. Для производства первых типов протоячеек компоненты должны быть изготовлены в достаточном количестве и качестве.
Разработка материалов и процессов в «SoLiS» носит междисциплинарный характер. В дополнение к IWS Фраунгофера, который вносит свой опыт в процессы производства электродов и прототипов ячеек, Технический университет Дрездена отвечает за композитные материалы катода и соответствующий дизайн электродов. Тем временем ученые из Вестфальского университета Вильгельма в Мюнстере исследуют индивидуальные твердые электролиты и их транспортные свойства для нового типа батарей. Гиссенский университет имени Юстуса Либига внесет в «SoLiS» свой опыт и знания в области определения характеристик межфазных явлений в твердотельных батареях, а компания Schunk Kohlenstofftechnik GmbH отвечает за производство углеродных добавок и промышленно значимых композитных материалов. Пять партнеров проекта получили финансирование на общую сумму чуть менее 1,8 миллиона евро от Федерального министерства образования и научных исследований.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2021/08/06/projekt-solis-soll-feststoffbatterien-marktreif-machen/
Перевод выполнен с разрешения редакции журнала pv magazine.
