Жаңа батарея түрі жасалды – арзан, сыйымдылығы жоғары және жарылмайды.
фото: cnews.ru
Қытайлық зерттеушілер әртүрлі техникада қолданылатын классикалық литий батареяларымен бәсекелесе алатын жоғары вольтты натрий-күкірт батареясын ойлап тапты. Жаңа аккумуляторды өндіру әлдеқайда арзан және оны литий сияқты жарылғыш деп санауға әлі негіз жоқ.
Шексіз қуат
Қытайда аккумуляторлардың жаңа түрі – натрий-күкірт жасалды. Бұл жоба бойынша ғалымдар тобы жұмыс істейді және адамзаттың энергияны сақтауға деген көзқарасын түбегейлі өзгертуге барлық мүмкіндіктері бар көрінеді.
Натрий-күкірт батареясының басты айырмашылықтарының бірі – оның өте арзан болуы. Оның құны өте төмен, бірақ кез–келген энергия тасымалдаушының негізгі параметрі – сыйымдылық бойынша бәсекелесе алады.
Қазіргі уақытта бұл технология сынақ сатысында. Дегенмен, тіпті алғашқы сынақтар натрий-күкірт батареясының энергия тығыздығы 1 келі салмаққа 2000 Вт/сағ-тан асқанын көрсеткен. Ал, бүкіл әлем білетін литий батареялары келісіне 100-300 Вт-қа дейінгі энергия тығыздығына ие екен.
Бағасы бойынша макарон пакетімен жобалас
Жаңа қытайлық аккумуляторда қымбат немесе сирек кездесетін химиялық элементтер жоқ. Керісінше, кең таралған компоненттер қолданылған.
Жаңа батареяның құрамына ең алдымен күкірт пен натрий кіреді, бұл атауынан-ақ көрінеді. Сондай-ақ, алюминий мен хлор бар, ол электролиттің құрамдас бөліктерінің бірі ретінде қолданылады.
Жаңа ештеңе жоқ па?
Ғалымдар күкіртті аккумуляторларда қолдануға болатынын және тіпті орасан зор энергияны сақтауға қабілетті екенін бұрыннан білген. Бұл әлемнің бірнеше елдеріндегі сынақтар арқылы анықталды.
Алайда, бүгінгі күнге дейін күкірт негізіндегі аккумуляторлар кең таралмады, өйткені бұл химиялық элементтің барлық әлеуетін ашуға мүмкіндік беретін технология болған жоқ. Сонымен қатар, стандартты литий-күкірт батареяларында күкірт, керісінше, батареяның қызмет ету мерзімін қысқартатын зиянды химиялық жанама өнімдер түзеді.
Қытай ғалымдары бұл мәселенің шешімін тапты. Күкіртті жай ғана электрондарды қабылдауға мәжбүрлеудің орнына, күкірт оларды беретін жүйені жасаған.
Сонда қалай жұмыс істейді?
Жаңа натрий-күкірт батареясындағы күкірт катод ретінде қолданылады. Алюминий анод ретінде әрекет етеді, сонымен қатар аккумулятордың сынақөа арналған түрінде ең көп таралған тамақ фольгасының бөлігі қолданылады. Электролит аккумуляторға ерекше қасиеттер береді. Бұл алюминий хлориді, хлор және натрий тұздарының қоспасы.
Батарея қуаты таусылған кезде катодтағы күкірт атомдары электрондарды береді және хлормен әрекеттеседі, нәтижесінде күкірт хлориді пайда болады. Натрий иондары бұл электрондарды ұстап, алюминий фольгаға түседі. Химия тұрғысынан қарапайым әрекеттердің арқасында қытай ғалымдары күкірт негізіндегі барлық бұрын жасалған аккумуляторлардың негізгі проблемасы – жедел деградацияны жеңді.
Жоба авторлары реакцияның қалыпты ағымына және оның қайтымдылығына қол жеткізгендерін атап өткен. Сондай-ақ, натрий-күкірт батареясының құрамында реактивті заттарды өз ішінде ұстайтын арнайы кеуекті көміртек қабаты бар. Сонымен қатар, шыны талшықты сепаратор қолданылады – ол қысқа тұйықталуды болдырмайды.
Ұзақ «өмір сүретін» батарея
Жаңа батареяның тағы бір артықшылығы - беріктіктің жоғары деңгейі. Тіпті сынақ элементтері сыйымдылығын айтарлықтай жоғалтқанға дейін 1400 зарядтау-разрядтау циклына төтеп бере алған. Салыстырар болсақ, стандартты литий-ионды аккумуляторлар 300-ден 1000 циклге дейін шыдай алады, содан кейін олардың сыйымдылығы төмендей бастайды.
Әрине, литий-темір-фосфат сияқты өте берік литий негізіндегі батареялар бар, олардың сыйымдылығын жоғалтпай зарядтау-разрядтау циклдарының саны 2000-5000-ға жетуі мүмкін, бірақ олар мобильді құрылғыларда қолданылмайды. Олар көбінесе электр көлігінде, сондай-ақ энергияны сақтау жүйелерінде қолданылады.
Ал жаңа натрий-күкірт батареялары ұзақ уақыт бойы өз ішіндегі қуатты ұстап тұру қабілетімен сипатталады. Сынақ нәтижелеріне сәйкес, бір жылдан астам уақыт жұмыс істемей тұрғаннан кейін батарея бастапқы қуатының 95%-ын сақтап қалған. Бұл батареялар апталар немесе айлар бойы жұмыс істемейтін, ұзақ мерзімді энергияны сақтау жобалары үшін өте маңызды.
Жаңа батареяның тағы бір артықшылығы - оның құрамында литийдің болмауы. Әдетте бұл элемент қолданылатын смартфондар, планшеттер, ноутбуктар және автомобильдердегі батареялар жарылып, жанып кетуге себеп болады.
Бірақ жаңа технологияның кемшіліктері де жоқ емес. Аккумулятордағы электролиттің құрамында хлор мөлшері жоғары, осыған байланысты коррозияға ұшырайды.
Технологияны әзірлеушілер бұл құрылғының нарыққа қашан шығатынын әлі мәлімдеген жоқ.
Дайындаған: Б.Мейірханұлы,
Тағы оқыңыз:
Автокөлік туралы СІЗ бен БІЗ БІЛМЕЙТІН деректер
