Отстъпи, литий: батериите с алуминий и сяра предизвикват енергийна революция

През януари 2024 г. изследване, публикувано в Nature Communications, съобщи за алуминиево-сярна батерия, работеща при 85 °C с разтопен хлороалуминиев електролит, която запазва 85,4% от капацитета си след 1 400 цикъла при 1C.
Прототипът на алуминиево-йонна батерия на Станфорд от 2015 г. използва алуминиев анод и графитен катод, позволявайки ултра-бързо зареждане (около една минута) и над 7 500 цикъла при приблизително 2 V.
През 2014 г. Phinergy демонстрира автомобил, който може да измине около 1 100 мили с алуминиево-въздушни батерии.
Алуминиево-въздушните батерии предлагат приблизително три пъти по-голяма енергийна плътност на тегло в сравнение с литиево-йонните батерии.
През януари 2023 г. Argonne National Laboratory демонстрира Li–S клетки с редокс-активен междинен слой, който почти елиминира ефекта на „шатъл“ и позволява над 700 цикъла.
Литиево-сярните клетки са показали енергийна плътност около 400–500 Wh/kg в лабораторни условия, а проектът SABERS на НАСА цели около 500 Wh/kg за електрическа авиация.
През август 2022 г. Доналд Садоуей от MIT представи алуминиево-сярна батерия с алуминиев анод и сярен катод, използваща разтопени соли като електролит за ниска цена и безопасна работа.
През октомври 2024 г. Lyten обяви планове за изграждане на първата в света гигафабрика за Li–S батерии в Невада, с цел 10 GWh/годишно до 2027 г.
През март 2025 г. Theion набра 15 милиона евро за мащабиране на кристално-сярни Li–S клетки, като твърди, че предлагат тройна енергийна плътност спрямо Li-ion, една трета от цената и една трета от CO₂ емисиите, с планове за преминаване от монетни клетки към по-големи „pouch“ клетки.
През 2023 г. Phinergy и Indian Oil Corporation представиха първото в Индия превозно средство, задвижвано с алуминиево-въздушна батерия, което показва потенциал за внедряване на пазара.

Представете си батерии, направени от обикновено алуминиево фолио и сяра на прах, които захранват всичко – от домове до електрически автомобили – на част от днешната цена. Батериите на основата на алуминий и сяра се очертават като обещаващи алтернативи на традиционните литиево-йонни клетки, предлагайки изкушаващия потенциал за по-евтино, по-безопасно и по-устойчиво съхранение на енергия. В този доклад разглеждаме какво представляват тези алуминиеви и сярни батерии, как работят, различните типове в процес на разработка (включително вълнуваща комбинация от алуминий и сяра), техните предимства и предизвикателства, основните играчи, които движат пробивите, и как последните иновации през 2024–2025 г. могат да трансформират чистата енергия и електрическите превозни средства. (Всички източници са цитирани за достоверност.)

Какво представляват алуминиевите и сярните батерии?

Алуминиевите батерии и сярните батерии представляват две широки семейства от ново поколение акумулаторни батерии, които целят да преодолеят ограниченията на днешните литиево-йонни батерии. Най-общо казано, те използват алуминий или сяра (или и двете) в своите електрохимични реакции, вместо да разчитат изцяло на литиева химия. Както всяка батерия, и тези имат три основни части – положителен електрод (катод), отрицателен електрод (анод) и електролит между тях, който пренася йони при зареждане и разреждане. Ключовата разлика е в химията: при алуминиевите батерии металният алуминий често служи като анод (а при някои дизайни осигурява и йоните, носещи заряда), докато при сярните батерии елементът сяра обикновено служи като катоден материал, приемащ йони от метален анод (като литий или натрий).

Защо да изследваме алуминий или сяра? И двата елемента са изключително изобилни и евтини в сравнение с лития и кобалта, използвани в Li-ion клетките. Алуминият е най-разпространеният метал в земната кора и има много висока теоретична капацитетност за съхранение на заряд (всеки Al атом може да освободи 3 електрона, което му дава заряден капацитет от 2,98 Ah на грам, което е огромно) nature.com. Сярата е един от най-евтините неметални елементи (често е страничен продукт от рафинирането на петрол) и може да се свързва с два литиеви йона на атом, което позволява много висок потенциал за съхранение на енергия nature.com, anl.gov. По принцип батериите, използващи алуминий или сяра, биха могли да съхраняват повече енергия за дадено тегло и да струват много по-малко от днешните литиево-йонни батерии. Както обясняват изследователите от Argonne National Laboratory, „Сярата е изключително изобилна и икономична и може да съхранява повече енергия от традиционните йонни батерии.“ anl.gov По същия начин алуминият е евтин, широко достъпен и съхранява заряд плътно както по тегло, така и по обемnature.com.

Друг голям мотиватор е безопасността и устойчивостта. Литиево-йонните батерии използват запалими органични течни електролити и често изискват редки метали (като кобалт, никел, литий), които пораждат проблеми с веригата на доставки и етиката. За разлика от тях, много от дизайните на алуминиеви и серни батерии могат да използват незапалими електролити (като йонни течности или разтопени соли) и да избягват конфликтни минерали. Например, скорошен дизайн на литиево-сярна батерия използва само „изобилно налични местни материали, елиминирайки нуждата от добивани минерали като никел, кобалт, манган и графит“, според стартъпа за батерии Lyten lyten.com. Професорът от MIT Доналд Садоуей – водещ иноватор в областта на батериите – изрично търси „евтини, изобилни на Земята“ съставки, за да изобрети нещо „много по-добро от литиево-йонните“, като избира алуминий за анода и сяра за катода в най-новата си батерийна химия news.mit.edu.

Накратко, алуминиевите и серните батерии са опит да се създаде по-евтина, по-безопасна и по-етична батерия, използвайки елементи, които са изобилни (без глобален недостиг), евтини и с присъщо висок капацитет. Сега нека разгледаме как тези батерии работят на практика и различните типове, които се разработват.

Как работят? (Основи на батериите на разбираем език)

Батериите на основата на алуминий обикновено използват алуминиев метал като анод. Когато батерията се разрежда, алуминиевият метал отдава електрони (произвеждайки електрически ток) и алуминиеви йони (Al³⁺), които преминават през електролита към катода. В зависимост от типа батерия, тези алуминиеви йони или се интеркалират (вмъкват) в катоден материал, или реагират с него. Например, при алуминиева-йонна батерия, Al³⁺ йоните се придвижват в слоест катод (като графит или метален оксид) и обратно по време на зареждане news.stanford.edu. При алуминий-сярна батерия, алуминиевите йони реагират със сярата на катода, образувайки алуминиево-сярни съединения при разреждане, а при зареждане се връщат обратно в алуминиев метал nature.com. А при алуминий-въздух батерии, алуминиевият метал реагира с кислорода от въздуха на специален катод, като се образува алуминиев оксид или хидроксид – реакция, която освобождава електричество, докато алуминиевият анод не се изчерпи.

Батериите на основата на сяра обикновено включват сярен катод, съчетан с метален анод (най-често литий, но може да се използват и натрий, магнезий или алуминий). Вземайки за пример литиево-сярна (Li-S) батерия: при разреждане литиевите метални атоми на анода отдават електрони и се превръщат в литиеви йони (Li⁺), които преминават през електролита към сярния катод. Сярата (S₈ молекули) там се превръща в литиев сулфид (Li₂S), като включва литиеви йони – по същество сярата поема литиеви йони и електрони, за да образува нови съединения, съхранявайки енергия в химичните връзки. При зареждане този процес се обръща: литиевите йони напускат сярата и се връщат към анода, а сярата се възстановява. Тъй като всеки атом сяра може да се свърже с два литиеви атома, а S₈ пръстените могат да се разпаднат на различни литиеви полисулфидни молекули, Li-S батериите теоретично могат да съхраняват 3–5 пъти повече енергия на тегло в сравнение с литиево-йонните. Натриево-сярните (Na-S) батерии работят аналогично с натриеви йони и обикновено образуват натриеви полисулфиди или натриев сулфид.

При всички тези батерии, йоните се движат напред-назад през електролита, докато електроните текат през външна верига – така батерията се зарежда и разрежда. Електролитът може да бъде течен, гелообразен или твърд, като позволява на йоните да се движат, но принуждава електроните да преминават през веригата (което захранва вашето устройство). Важно е да се отбележи, че някои от тези нови химии изискват специални електролити, за да функционират. Алуминиево-йонните батерии често разчитат на йонни течности или стопени соли като електролити, тъй като Al³⁺ йоните силно взаимодействат с обичайните разтворители. Всъщност, първите презареждаеми алуминиеви батерии станаха възможни едва когато изследователите откриха йонна течност при стайна температура (на основата на хлороалуминиеви соли), която позволява на алуминиевите йони ефективно да се движат в и извън графитния катод news.stanford.edu. По подобен начин литиево-сярните батерии често използват модифицирани течни електролити или твърди електролити, за да предотвратят проблеми, които ще обсъдим по-късно (като изтичане на сяра в електролита).

Да обобщим с прости думи: алуминиевите батерии генерират енергия, като алуминият отдава множество електрони на атом (изключително висок заряд на метален атом) и образува връзки или с катод-домакин, или с кислород/сяра, докато сярните батерии генерират енергия, като лек и изобилен елемент (сяра) улавя метални йони и електрони в енергийно богати съединения. И двата дизайна ни отвеждат отвъд единичния литиево-йонен трансфер на сегашните батерии, като потенциално осигуряват повече енергия на заряд. Следва да разгледаме конкретните разновидности на тези батерии, които се разработват.

Видове батерии на основата на алуминий

Изследователите проучват няколко типа батерии, които използват алуминий по различни начини:

Презареждащи се алуминиево-йонни батерии (Al-Ion): Тези батерии използват алуминиев метал като анод и обикновено графитен катод със специален йонен течен електролит. Известен ранен пример идва от Станфордския университет през 2015 г., когато учени демонстрират прототип на алуминиево-йонна батерия с алуминиев анод и графитен катод в йонна течност. Тя показва изключително бързо зареждане (малка клетка може да се зареди за около една минута!) и изключително дълъг живот на циклите (над 7 500 цикъла на зареждане без загуба на капацитет) news.stanford.edu. Клетката на Станфорд също е много безопасна – изследователите могат да пробият през пакета на батерията, без тя да се запали, за разлика от литиевите клетки news.stanford.edu. Въпреки това, тя има по-ниско напрежение (~2 волта, приблизително половината от напрежението на типична Li-ion клетка) news.stanford.edu, което означава, че ще са нужни повече клетки в серия, за да се достигнат полезни напрежения. Основно предимство: Al-ion батериите обещават бързо зареждане, дълъг живот и подобрена безопасност (без компоненти, склонни към запалване), използвайки евтини материали (алуминий и въглерод) news.stanford.edu. Текущите изследвания целят да увеличат енергийната им плътност чрез намиране на по-добри катоди и електролити за повишаване на напрежението и капацитета news.stanford.edu. Няколко групи по света (от Станфорд до китайски университети news.mit.edu) развиват алуминиево-йонната технология. Например, изследователите проучват различни катодни материали (дори включително метални сулфиди nature.com), за да съхраняват алуминиеви йони по-ефективно nature.com.
Алуминиево-въздушни батерии: Алуминиево-въздушната батерия е първична батерия (нереакумулируема чрез електричество, но потенциално може да бъде „презареждана“ механично), при която алуминиевият метал реагира с кислорода от въздуха, за да генерира електричество. Тези клетки имат впечатляващо висока енергийна плътност, тъй като катодът е просто околният въздух – което прави батерията изключително лека. Всъщност алуминиево-въздушните пакети могат да имат около 3 пъти повече енергия на тегло в сравнение с литиево-йонните на системно ниво evreporter.com. Недостатъкът е, че след като алуминиевият анод се окисли до алуминиев хидроксид или оксид, клетката е „изразходвана“ и е необходим нов алуминий, за да продължи да работи. Това прави алуминиево-въздушната батерия по-близка до горивна клетка или удължител на пробега: ще смените алуминиевата плоча (и ще рециклирате използваната), вместо да я зареждате с ток. Компании като Phinergy в Израел разработват алуминиево-въздушни системи от години. В партньорство с Indian Oil Corporation те пилотират алуминиево-въздушни батерии в електрически превозни средства и стационарни резервни устройства. През 2023 г. те демонстрираха малка електрическа кола в Индия, която измина над 500 км с алуминиево-въздушни клетки, преди да се наложи „презареждане“ с алуминийevreporter.com. Главният изпълнителен директор на Phinergy Дейвид Майер отбелязва, че алуминиево-въздушната технология е „безопасна, невъзпламеняема“, изисква без тежка зарядна инфраструктура и може да се „презареди“ (чрез смяна на алуминия) „за няколко минути“ вместо за часове evreporter.com. Недостатъкът е необходимостта от изграждане на цяла верига за масово производство и рециклиране на алуминиеви плочи. Въпреки това, тази технология вече се използва търговски в определени ниши: например алуминиево-въздушните устройства на Phinergy се използват като резервно захранване за телекомуникационни кули (замествайки дизелови генератори) в Израел и Европа evreporter.com. Алуминиево-въздушните батерии може и да не заменят директно акумулатора в телефона ви, но могат да служат като удължители на пробега за електромобили или за дългосрочно съхранение – осигурявайки огромен енергиен резерв, който периодично се подменя.
Алуминиево-сярни батерии: Интересно е, че някои изследователи комбинират алуминий и сяра в една батерия – използвайки алуминий като анод и сяра като катод, с електролит от разтопена сол или йонна течност. Този хибриден подход се опитва да използва най-доброто от двата елемента: високия капацитет на анода на алуминия и високия капацитет на катода на сярата, и всичко това с изключително евтини материали. През август 2022 г. екип, ръководен от Доналд Садуей от MIT, представи нов дизайн на алуминиево-сярна батерия, който веднага привлече вниманието с ниската си цена и производителност. Тя използва разтопени хлоро-алуминиеви соли като електролит, които работят при умерена температура (около 110 °C, подобно на гореща чаша кафе), за да поддържат солта в течно състояние news.mit.edu. Загретият електролит беше умен избор: не само че не е запалим и е евтин, но също така предотвратява образуването на дендрити – онези досадни метални иглички, които могат да предизвикат късо съединение в батериите. Както казва Садуей, избраната сол „на практика елиминира тези неконтролируеми дендрити, като същевременно позволява много бързо зареждане“ news.mit.edu. Неговият прототип на алуминиево-сярна клетка може да се зарежда за по-малко от минута без късо съединение и работи стотици цикли с изчислена цена на клетка около една шеста от тази на сравними литиево-йонни клетки news.mit.edu. Това е огромно намаление на разходите, потвърдено от външни анализатори; разходите за материали за тези батерии могат да бъдат с 85% по-ниски от литиево-йонните според списание Science news.mit.edu. Визията е такива клетки да се използват за стационарно съхранение (например съхранение на слънчева енергия за нощна употреба) и евентуално за бързо зареждане на електромобили. Дизайнът на Садуей се комерсиализира от стартъп, наречен Avanti, който има за цел да увеличи мащаба на клетките и да проведе стрес тестове в близко бъдеще news.mit.edu. Междувременно други групи развиват концепцията за алуминиево-сярни батерии още повече: през януари 2024 г. изследователи в Китай съобщиха за презареждаема Al-S батерия, която може да работи при 85 °C (малко под точката на кипене на водата, още по-лесно за поддържане) с отличен живот – над 1 400 цикъла с едва 15% загуба на капацитет, и възможност за бързо зареждане при тази температура nature.com. Намаляването на работната температура под 100 °C означава, че просто подгряване с гореща вода може да поддържа батерията, което „значително опростява“ термичното управление и отваря вратата за по-широки приложения nature.com. В обобщение: Алуминиево-сярните батерии могат да се превърнат в промяна на играта за съхранение на енергия в мрежата и може би за някоина превозни средства, като предоставя ултра-евтини, огнеупорни батерии, които използват изобилен на Земята алуминий (най-разпространеният метал) и сяра (най-евтиният неметал) news.mit.edu.

Видове батерии на основата на сяра

Няколко батерийни технологии използват катоди от сяра, съчетани с различни аноди:

Литиево-сярни (Li-S) батерии: Литиево-сярната технология е една от най-изследваните „пост-литиеви“ химии заради изключително високия си енергиен потенциал. Li-S клетка теоретично може да съхранява до 5 пъти повече енергия на тегло в сравнение с литиево-йонна клетка, тъй като сярата е много лека и всяка сяра може да свърже няколко литиеви атома. На практика, Li-S батериите вече са демонстрирали енергийна плътност около 400–500 Wh/kg (приблизително двойно повече от литиево-йонните) в лабораторни условия businessaviation.aero, apricum-group.com. Те са привлекателни и защото са много евтини и екологични – сярата струва почти нищо и е в изобилие, а Li-S клетките не съдържат кобалт или никел. Въпреки това, ахилесовата пета на Li-S е дълготрайността и стабилността. Традиционните Li-S прототипи страдаха от ефекта „полисулфиден шатъл“: междинни съединения на сярата (полисулфиди) се разтварят в електролита по време на циклиране и мигрират към литиевия анод, причинявайки саморазреждане, корозия и бърза загуба на капацитет anl.gov. Те също така претърпяват значително „дишане“ (обемни промени) – сярата се разширява и свива значително при зареждане/разреждане, което може да повреди структурата на клетката reuters.com. Тези проблеми означаваха, че ранните Li-S батерии умираха след само десетки цикли. Добрата новина е, че скорошни пробиви решават тези проблеми. Изследователите са разработили наноструктурирани катоди от въглерод и добавки към електролита, които улавят полисулфидите и удължават живота nature.com. През януари 2023 г. Националната лаборатория Аргон демонстрира Li-S клетка със специален порест „редокс-активен“ междинен слой, който почти елиминира проблема с шатъла, позволявайки на батерията да издържи над 700 цикъла при запазване на висок капацитет anl.gov. „Предишните [сярни] батерии само потискаха шатъла, но жертваха енергия. Нашият слой добавя капацитет за съхранение и потиска шатъла“, обяснява химикът от Аргон Гуилианг Сю anl.gov. Това подсказва, че Li-S батериите могат да бъдат едновременно високоефективни и дълготрайни. Всъщност, компании вече се надпреварват да ги комерсиализират: Lyten, стартъп от Калифорния, е разработил литиево-сярна клетка, подсилена с патентовани 3D графенови материали, и се насочва към нишови пазари като дронове, аерокосмическа индустрия и отбрана през 2024–2025 lyten.com. Lyten твърди, че нейните Li-S батерии са 40% по-леки от днешните литиево-йонни (и 60% по-леки от батериите с желязо-фосфат), като същевременно са по-евтини при мащабно производство поради елиминирането на никел, кобалт и други скъпи материали lyten.com. Друга компания, Theion (Германия), работи върху кристални серни катоди и наскоро съобщи за Li-S клетки с 3× по-голяма енергийна плътност от Li-ion, на само една трета от цената, и потенциално една трета от производствените емисии reuters.com. Главният изпълнителен директор на Theion Улрих Емес каза, че техните батерии – които избягват проблемите с корозията чрез използване на стабилна форма на сяра и предварително разширен дизайн – могат да бъдат в електрически превозни средства „преди края на десетилетието“, ако развитието върви по план reuters.com. Накратко, литиево-сярните батерии са на прага да излязат от лабораторията на пазара, обещавайки ултралеки, високоефективни пакети за приложения, при които всеки килограм е от значение (електрически самолети, електромобили с голям пробег, космос).
Натриево-сярни (Na-S) батерии: Натрият и сярата може да звучат като необичайна двойка (натрият е изключително реактивен, а ранните Na-S батерии работеха горещи при 300°C), но тази химия има дълга история в съхранението на енергия за електрическата мрежа. Високотемпературните Na-S батерии се използват в енергийното съхранение в комуналния сектор от десетилетия (особено от NGK в Япония) – те работят с разтопен натрий и сяра, разделени от твърд керамичен електролит, осигурявайки добра ефективност и дълъг живот за стационарно съхранение. Въпреки това, необходимостта да се поддържат при ~300 °C ограничи по-широкото им приложение. Наскоро се появи вълнение около натриево-сярни батерии с работна температура на стаята, които биха могли да предложат евтина и безопасна алтернатива за мащабно съхранение. В края на 2022 г. екип от Университета в Сидни обяви „евтина батерия с четири пъти по-голям капацитет от литиево-йонните“, използвайки нов дизайн на Na-S батерия с работна температура на стаята sydney.edu.au. Чрез използване на порест въглероден електрод и прост термичен процес (пиролиза) за създаване на по-реактивна форма на сяра, те постигат супер-висок капацитет и изключително дълъг живот при стайна температура, преодолявайки предишната „бавна“ работа на Na-S sydney.edu.au. Водещият изследовател д-р Шенлонг Жао заяви, че тази натриево-сярна батерия „има потенциала драстично да намали разходите, като същевременно осигурява четири пъти по-голям капацитет за съхранение. Това е значителен пробив за развитието на възобновяемата енергия…“ sydney.edu.au. Наистина, натрият и сярата са дори по-изобилни и евтини от лития, така че успешната Na-S батерия може да бъде от голяма полза за съхранението на енергия в мрежата – позволявайки големи батерии за вятърни/слънчеви паркове с минимални разходи. Въпреки че Na-S клетките не могат да се сравняват с литиево-йонните за компактни електрически превозни средства (натрият е по-тежък, а тези клетки са в момента с по-голям формат), те могат да се превърнат в критичен елемент от чистата енергийна инфраструктура, предлагайки безопасно и евтино съхранение, когато слънцето не грее или вятърът не духа sydney.edu.au. Изследванията по усъвършенстване на Na-S батериите с работна температура на стаята за комерсиализация продължават по целия свят (Китай, Австралия, Европа).
Други батерии на основата на сяра: Освен Li-S и Na-S, изследователите са експериментирали със серни катоди в комбинация с други метали като магнезий или калций, а дори и със съчетаване на сяра с алуминий (както беше обсъдено по-рано). Тези мултивалентни метално-серни батерии (където металният йон носи повече от един заряд, напр. Al³⁺ или Mg²⁺) са привлекателни по същата причина като алуминия или сярата сами по себе си – изобилие и голям капацитет – но се сблъскват с още по-сложна химия и са предимно в ранен етап на изследване advanced.onlinelibrary.wiley.com. Например, магнезиево-серните клетки имат проблеми със съвместимостта на електролита и бавна кинетика. Твърдотелните серни батерии са друга авангардна разновидност: чрез използване на твърд електролит (често сулфид или полимер), учените се стремят да създадат Li-S клетки, които са по-безопасни (без запалими течности) и напълно потискат полисулфидния шатъл onlinelibrary.wiley.com, businessaviation.aero. НАСА активно разработва твърдотелна литиево-серна батерия (проект SABERS) с катод от сяра и селен и нов твърд електролит, постигайки енергийна плътност ~500 Wh/kg, подходяща за електрическа авиация businessaviation.aero. Привлекателността на сярата – лека, изобилна, мощна – я поставя в центъра на много футуристични батерийни концепции.

След като разгледахме видовете батерии на основата на алуминий и сяра, можем да сравним как тези технологии се съпоставят с доминиращите литиево-йонни и какви уникални предимства предлагат.

Ключови предимства и преимущества пред литиево-йонните

И батериите на основата на алуминий, и тези на основата на сяра обещават значителни предимства по отношение на цена, устойчивост и производителност, ако развитието им продължи успешно. Ето основните ползи:

🌎 Изобилни, нискостойностни материали: Алуминият и сярата са евтини и в изобилие практически навсякъде. Алуминият е най-разпространеният метал в земната кора, а сярата е често срещан страничен продукт от рафинирането. Това означава, че разходите за материали могат да бъдат драстично по-ниски. Доклад на Science отбелязва, че суровините за алуминиево-сярна батерия могат да бъдат 85% по-евтини от тези за литиево-йонни батерии news.mit.edu. Theion (стартъп за сярни батерии) също твърди, че техните клетки ще струват само една трета от цената на Li-ion клетките reuters.com. По думите на Садоуей, тези батерии са „етично добити, евтини и ефективни“ news.mit.edu – те избягват скъпи метали, които често са свързани с проблемен добив. Използването на изобилни ресурси също означава по-малко затруднения в доставките; няма да се сблъскаме с недостиг на литий или кобалт, ако алуминиево-сярните батерии се наложат.
🔥 Подобрена безопасност (незапалимост): Много от следващото поколение алуминиево/сярни батерии са проектирани да бъдат много по-безопасни. Вместо запалими органични електролити, те могат да използват неорганични разтопени соли или твърди електролити, които не се възпламеняват news.mit.edu. Алуминиево-йонни и алуминиево-сярни клетки, демонстрирани от Станфорд и MIT, „няма да се запалят, дори ако ги пробиете“ или работят при висока температура news.stanford.edu, news.mit.edu. По същия начин, сярни катоди в комбинация с твърди или гелообразни електролити могат да устоят на термично излизане извън контрол по-добре от конвенционалните Li-ion. Алуминиево-въздушната система на Phinergy е по природа незапалима и „безопасна, незапалима“ при работа evreporter.com. Повишената безопасност не само защитава потребителите, но и опростява транспорта и производството (няма нужда от скъпо охлаждане или противопожарни системи в батерийните пакети).
⚡ Висока енергийна плътност и лекота: И двете химии предлагат потенциал за по-високо енергийно съхранение на тегло в сравнение със съвременните батерии. Например, литиево-сярните батерии са постигнали ~500 Wh/kg в прототипи businessaviation.aero – около два пъти повече от най-добрите Li-ion, което позволява много по-леки батерийни пакети. Lyten съобщава, че техните Li-S клетки ще бъдат до 40% по-леки от Li-ion пакетите за същата енергия lyten.com. Theion цели 3 пъти по-висока енергийна плътност от Li-ion reuters.com. За електрически превозни средства и самолети това може да означава по-голям пробег или по-голям полезен товар при същото тегло на батерията. Алуминиево-въздушните батерии са извън класациите по енергийна плътност (използвани са за поставяне на рекорд от 1 100 мили с електромобил с един „резервоар“ алуминиево-въздушна батерия преди няколко години), макар че изискват презареждане. Дори алуминиево-йонните батерии, макар и с по-ниска теоретична енергия от Li-S, могат да се отличават с плътност на мощността – клетката на Станфорд може да се зареди напълно за една минута news.stanford.edu, което подсказва за батерии, които се зареждат толкова бързо, колкото се пълни резервоар с гориво. Накратко, тези технологии могат да осигурят или много повече енергия (за дълготрайна употреба), или много по-бързи скорости на разряд/зареждане от Li-ion, или и двете.
🔋 Потенциал за дълъг цикъл на живот: При правилно инженерство, алуминиевите и сяровите батерии могат да издържат толкова дълго или по-дълго от Li-ion. Алуминиевите метални аноди не образуват същия тип дендрити като лития (особено с подходящи електролити) news.mit.edu, така че могат да бъдат много издръжливи. Алуминиево-йонната клетка на Станфорд издържа над 7 500 цикъла (с порядък повече от Li-ion) news.stanford.edu. Сяровите клетки исторически са имали слаб цикличен живот, но новите дизайни (междинни слоеве, твърдо състояние и др.) постигат стотици или хиляди цикли с минимална загуба anl.gov, nature.com. За стационарно съхранение е от решаващо значение батерия, която надеждно циклира всеки ден в продължение на 10+ години, а разработчиците на тези химии са силно фокусирани върху стабилността.
♻️ Екологични и етични ползи: Тъй като използват леснодостъпни материали, тези батерии избягват екологичните щети, свързани с добива и обработката на редки метали като кобалт, никел и литий. Има и намаляване на вградения въглероден отпечатък на батерията. Theion изчислява, че техните клетки със сярна батерия ще отделят само една трета от CO₂ при производството в сравнение с литиево-йонните клетки reuters.com. Сярата често е отпадъчен продукт (милиони тонове стоят на склад), така че използването ѝ в батерии на практика рециклира индустриални отпадъци. Алуминият също е силно рециклируем – съществуващата глобална инфраструктура за рециклиране може лесно да се използва за възстановяване на алуминий от изразходвани батерии. От етична гледна точка, използването на сяра и алуминий избягва проблемите с детския труд и човешките права, които съпътстват добива на кобалт. Всички тези фактори означават, че батериите от следващо поколение могат да бъдат по-устойчиви и социално отговорни през целия си жизнен цикъл.
💡 Бързо зареждане и висока мощност: Някои алуминиево/сярни дизайни демонстрират ултра-бързо зареждане. Вече споменахме 60-секундното зареждане в лабораторни тестове news.stanford.edu. Освен това, алуминиево-сярните клетки в лабораторни условия работят при много високи скорости на зареждане (например зареждане с 1C или повече при повишена температура с отлична задържане) nature.com. Алуминиево-въздушните батерии могат да бъдат „презаредени“ мигновено чрез смяна на алуминия. Тези характеристики могат да облекчат един от най-големите потребителски проблеми с електромобилите и джаджите – дългото време за зареждане – и също така да осигурят висока мощност при необходимост (представете си електроинструменти или електромобили с алуминиеви батерии, които дават силен тласък без спад на напрежението).

Важно е да се отбележи, че не всяка от тези ползи се отнася еднакво за всички варианти (например алуминиево-въздушните батерии дават голяма енергия, но не са електрически презареждаеми; алуминиево-йонните се зареждат бързо, но имат по-ниско напрежение; Li-S са супер леки, но в момента имат умерен живот на циклите). Въпреки това, общото обещание на алуминиевите и сярните батерии е, че можем драстично да намалим разходите и зависимостта от редки материали, като същевременно осигурим същата или по-добра производителност в ключови области като безопасност, енергия и мощност.

Предизвикателства и технически пречки

Ако алуминиевите и сярните батерии са толкова добри, защо все още не са навсякъде? Истината е, че тези технологии се сблъскват със значителни предизвикателства, които изследователите и инженерите все още се опитват да преодолеят:

Полисулфиден шатъл и деградация на катода (Проблеми със сярата): При литиево-сярните и други батерии със сярен катод, печално известният проблем с полисулфидния шатъл е бил сериозна пречка. Докато батерията циклира, сярата преминава през междинни стадии, които могат да се разтворят в електролита и да мигрират към анода, причинявайки саморазреждане, загуба на активен материал и дори вредни реакции с анода anl.gov. Това води до бърза загуба на капацитет. Освен това, сярните катоди имат склонност да набъбват и свиват значително (до ~80% промяна в обема), докато се превръщат в литиев сулфид и обратно reuters.com. Това „дишане“ може с времето да раздроби катода или да го отдели от токовите колектори. Въпреки че нови стратегии (като добавяне на защитни междинни слоеве anl.gov, използване на нано-структурирани въглеродни носители или твърди електролити) са смекчили тези проблеми, осигуряването на дълъг живот на сярна батерия в реални условия остава основно предизвикателство.
Дендрити и проблеми с плакирането (Метални аноди): Алуминиевите метални аноди, както и други метални аноди, могат да образуват дендрити (тънки, проводими нишки) при презареждане, което крие риск от късо съединение на клетката. Всъщност, една от основните причини алуминиевите батерии дълго време да се провалят беше, че никой не можеше да постигне надеждно плакиране/отстраняване на алуминия – често се образуваше „мъхест“ депозит или се деактивираше чрез формиране на повърхностен оксид. Йонните течности и разтопените солни електролити значително помогнаха да се „укроти“ този проблем (като един екип съобщава, че тяхната алуминиева батерия с разтопена сол „никога не е загубила клетки поради късо съединение от дендрити“ при тестове с бързо зареждане news.mit.edu). Но ако се използва по-конвенционален електролит, дендритите или страничните реакции с оксидното покритие на алуминия могат да бъдат проблематични. По същия начин, ако литиев метал се използва като анод в сярни батерии (често срещано при Li-S дизайни), възникват литиеви дендрити и проблеми с безопасността, особено при използване на течни електролити. Изследователите често комбинират Li-S с предпазни мембрани или твърдотелни дизайни, за да предотвратят литиеви дендрити.
Ниско работно напрежение и енергийна ефективност (алуминиев йон): Алуминиево-йонните батерии, особено тези с интеркалация (напр. графитни катоди), обикновено имат по-ниско клетъчно напрежение от литиево-йонните. Известната алуминиево-йонна клетка на Станфорд произвежда около 2,0 волта news.stanford.edu, докато литиево-йонната клетка е ~3,7 V номинално. Това се дължи отчасти на химията на интеркалацията на Al³⁺ и ограниченията на електролита. По-ниското напрежение означава, че са нужни повече клетки в серия (което добавя сложност и известни енергийни загуби), за да се достигне желаното напрежение на батерийния пакет. Има и въпроса с мултивалентните йони, като Al³⁺, които имат бавна кинетика в твърди вещества – преместването на йон с +3 заряд е по-трудно от йон с +1 заряд като Li⁺, така че постигането на висока мощност може да е трудно, освен ако не се повиши температурата или не се използват специални електролити nature.com. Някои алуминиеви батерии работят добре само при повишени температури (60–100 °C), което може да усложни употребата им в потребителската електроника (никой не иска постоянно гореща батерия в телефона си!). Добрата новина: иновациите в електролитите (като добавяне на определени соли или използване на нови смеси) подобряват проводимостта на алуминиево-йонните батерии при по-ниски температури nature.com.
Температурни изисквания: Както беше отбелязано, няколко алуминиеви и натриеви дизайна използват електролити от стопени соли, които трябва да се поддържат топли. Например, алуминиево-сярната батерия на MIT работи оптимално при около 110 °C news.mit.edu, а дори и подобреният вариант работи при 85 °C nature.com. Макар че това не е много горещо по индустриални стандарти, означава, че батерийният пакет ще се нуждае от изолация и може би малък нагревател, за да остане в правилния диапазон. Това е приемливо за стационарно съхранение (където батерия с размер на хладилник може да има термично управление), но е предизвикателство за преносими приложения и електромобили, освен ако топлината не може да се поддържа самостоятелно (клетката на Садоуей всъщност се самозагрява по време на циклиране, за да поддържа температурата news.mit.edu). Работата при висока температура също изисква здраво уплътнение и съображения за безопасност (макар че положителното е, че няма риск от пожар). Изследователите работят за понижаване на работните температури и дори изследват химии за стайна температура както за алуминиеви, така и за натриеви системи nature.com.
Зарядна инфраструктура и „зареждане“ (Al-Air): Уникалното при алуминиево-въздушните (и подобни метал-въздушни) системи е, че те не се презареждат чрез включване в зарядно устройство. Необходимо е да смените или рециклирате алуминиевия анод, след като се изразходва. Това изисква създаване на цяла инфраструктура за подмяна на алуминиеви плочи или касети, събиране на изразходваните и рециклиране на алуминия (вероятно чрез процес на топене, захранван с електричество, което на практика „презарежда“ алуминия). Indian Oil и Phinergy активно работят по тази екосистема evreporter.com, но това е различен модел от бензиностанциите или зарядните станции. Без широко разпространена поддръжка, алуминиево-въздушните батерии може да останат нишови. Освен това, продуктът от реакцията на алуминиево-въздушните батерии (алуминиев хидроксид) трябва да бъде управляван – макар че може да се рециклира в нов алуминий или други продукти.
Мащабиране на производството и интеграция: Литиево-йонната технология има 30-годишна преднина с масово производство, оптимизирани вериги за доставки и добре обучена работна сила. Всяка нова батерийна химия се сблъсква с предизвикателството да премине от лабораторен или пилотен мащаб към гигафабричен мащаб. Алуминиевите и серните батерии може да изискват нови производствени процеси (например работа с чувствителни на влага йонни течности или твърди електролити, или нови конструкции на клетки като наслояваните електроди на Theion). Мащабирането без дефекти и на ниска цена не е тривиално. Съществува и въпросът за интеграция – могат ли тези нови батерии да се използват директно в съществуващи устройства или превозни средства, или са необходими нови дизайни? Различните волтажни профили, форм-фактори или работни условия може да наложат преработка на всичко – от системите за управление на батериите до дизайна на шасито в автомобилите. Тези преходни разходи и несигурности могат да забавят внедряването.
Текущо състояние (готовност на технологията): Макар че 2024 и 2025 г. донесоха големи пробиви (както ще подчертаем по-нататък), много от алуминиевите и серните батерийни технологии все още са в прототипен или ранен търговски етап. Все още никоя не е достигнала масовото внедряване, на което се радват литиево-йонните батерии. Например, литиево-сярните клетки едва сега навлизат в ограничени пазари като дронове и сателити, където краткият им живот може да бъде толериран или компенсиран. Алуминиево-сярните и алуминиево-йонните са във фаза на демонстрация и мащабиране; нито един електрически автомобил или електрическа мрежа все още не използва голяма такава батерия в пълна експлоатация. Това означава, че все още съществува риск от неочаквани проблеми при реална употреба (припомнете си как литиево-йонните батерии имаха инциденти с термично изтичане в началото). Ще са нужни време, инвестиции и вероятно няколко итерации, преди тези технологии да станат толкова надеждни, колкото утвърдените. Както казват скептиците: литиево-йонните батерии също се подобряват всяка година – с нови химии като литиево-желязо-фосфатните (LFP) и твърдотелните литиево-метални на хоризонта – така че алуминиевите и серните батерии трябва не само да работят, но и да се конкурират с подобряващите се утвърдени технологии.

В обобщение, алуминиевите и серните батерии имат огромен потенциал, но също така представят уникални предизвикателства. Изследователите открито признават, че е нужна още работа; както един екип написа през 2022 г., въпреки напредъка, „Al–S батериите страдат от слаба скоростна способност и стабилност при циклиране“ исторически, което изисква продължаващи иновации в електролитите и електродите nature.com. Преодоляването на тези предизвикателства е точно това, върху което много лаборатории и стартъпи се фокусират в момента.

Кой води надпреварата? Основни играчи в развитието

Това вълнуващо поле включва смесица от академични лаборатории, стартъпи и индустриални гиганти, които разширяват границите. Ето някои от забележителните участници и с какво се занимават:

Масачузетски технологичен институт (MIT) & Avanti: MIT е център за иновативни изследвания на батерии. Групата на професор Доналд Садоуей в MIT е начело на концепцията за алуминиево-сярна батерия. След публикуването на пробивните резултати в Nature през 2022 г., Садоуей съосновава Avanti, за да комерсиализира технологията news.mit.edu. Целта на Avanti е да увеличи производството на алуминиево-сярни клетки за стационарно съхранение и други приложения. Садоуей е известен и с това, че е съосновател на Ambri, компания, която комерсиализира батерии с течен метал (използвайки различни химии като калций и антимон). Ambri се насочва към съхранение в мащаб на електроразпределителната мрежа и се съобщава, че внедрява системи през 2024 г. youtube.com. Между Ambri и Avanti, иновациите на Садоуей могат да обхванат големи батерии за комунални услуги до по-малки батерии за сгради или станции за зареждане на електромобили news.mit.edu. Влиянието на MIT не спира дотук – неговите изследователи също изследват литиево-сярни батерии в проекти, а институтът често си партнира с национални лаборатории и компании по най-новите батерийни технологии.
Станфордски университет и SLAC: Станфорд привлече ранно внимание с алуминиево-йонните батерии (прототипът на бързозареждаща Al-ion батерия от 2015 г. news.stanford.edu). Тази работа, ръководена от проф. Хонгджие Дай, показа, че обикновен графитен катод може да позволи презареждаема алуминиева батерия. Станфорд продължава да прави изследвания в областта на батериите; например, SLAC (Станфордската лаборатория за линейни ускорители) е изследвала нови катоди за алуминиеви батерии като метални сулфиди nature.com, и е проучвала интерфейсната химия за подобряване на циклирането. Откритието на Станфорд от 2015 г. все още не се е превърнало в търговски продукт, но доказа осъществимостта и е цитирано в много последващи изследвания. То също така подчертава философията на Станфорд за открити изследвания, водещи до индустриално приложение (някои бивши изследователи на батерии от Станфорд са се присъединили към стартъпи или са основали свои собствени в стартъп сцената за батерии в района на залива).
Graphene Manufacturing Group (GMG) и Университетът на Куинсланд: В Австралия GMG (в сътрудничество с Университета на Куинсланд) разработва графенова алуминиево-йонна батерия. Те са докладвали впечатляващи резултати при прототипи тип „coin-cell“ – с изключително бързо зареждане и дълъг живот на циклите – използвайки графен (форма на въглерод) като катоден материал в алуминиево-йонна конфигурация batteriesnews.com. GMG се стреми да мащабира технологията си до „pouch“ клетки, подходящи за потребителска електроника или електромобили, и към края на 2022 г. имаше програма за развитие и пилотна производствена линия в процес на изграждане graphenemg.com. Техният подход подчертава синергията на наноматериалите (графен) с нови химии като алуминиево-йонната за постигане на по-добри резултати.
Phinergy и Indian Oil (IOC): Phinergy е израелски стартъп, който е пионер в алуминиево-въздушните батерии повече от десетилетие. Те станаха известни, когато през 2014 г. задвижиха демонстрационен автомобил на 1 100 мили с алуминиево-въздушна батерия, а след това се фокусираха върху реални продукти за резервно захранване и удължаване на пробега на електромобили. Phinergy си партнира с Indian Oil Corporation, за да създаде съвместно предприятие (IOC Phinergy), което въвежда алуминиево-въздушната технология на индийския пазар – потенциално огромен за страна, която търси алтернативи на петрола и иска да използва алуминиевата си индустрия. В началото на 2023 г. IOC Phinergy представи първото в Индия превозно средство, задвижвано с алуминиево-въздушна батерия, и изграждаше инфраструктура за производство и рециклиране на плочи alcircle.com. Индийското правителство също проявява интерес, тъй като алуминиево-въздушните батерии могат да намалят зависимостта от вносен литий. Технологията на Phinergy вече се използва търговски за резервно захранване на телекомуникационни кули (замествайки дизеловите генератори с беземисионни алуминиево-въздушни системи) evreporter.com, а компанията работи с автомобилни производители като Mahindra по интеграция в превозни средства (например тестови автопаркове от електрически рикши и автобуси с алуминиево-въздушни батерии за удължен пробег) evreporter.com. Напредъкът на Phinergy е от ключово значение, тъй като това е една от първите компании, които извеждат алуминиева батерия от лабораторията в практическа реализация на терен.
Lyten: Lyten е стартъп от Силициевата долина (базиран в Сан Хосе, Калифорния), който в продължение на няколко години работи в стелт режим върху разработката на литиево-сярна батерия, подобрена с патентован 3D графенов материал. Наскоро те излязоха с големи новини: през октомври 2024 г. Lyten обяви планове да построи първата в света гигафабрика за литиево-сярни батерии в Невада, с инвестиция над 1 милиард долара lyten.com l. Очаква се съоръжението да произвежда 10 GWh Li-S батерии годишно до 2027 г. lyten.com. Този смел ход показва увереност, че тяхната технология е почти готова за масово производство. Първоначалните целеви пазари на Lyten не са пътническите електромобили, а микромобилност, аерокосмическа индустрия, дронове и отбрана през 2024–2025 г. lyten.com – области, в които високата енергийна плътност на Li-S дава решаващо предимство и където малко по-ниският жизнен цикъл може да бъде приемлив. Компанията подчертава лекото тегло и липсата на конфликтни минерали в своите батерии, като наистина техните клетки използват аноди от литиев метал и катоди от сяро-въглероден композит, избягвайки никел, кобалт и др. lyten.com. Главният изпълнителен директор на Lyten, Дан Кук, каза „Литиево-сярната батерия е скок в батерийните технологии, осигурявайки батерия с висока енергийна плътност и ниско тегло, изградена от изобилно налични местни материали“ lyten.com. Те дори произвеждат пилотни батерийни клетки вътрешно от 2023 г., за да тестват и усъвършенстват производствения процес lyten.com. Ако гигафабриката на Lyten успее, това може да бъде промяна на играта – първите комерсиални Li-S батерии, произведени в голям мащаб, потенциално за използване в следващо поколение електрически самолети или електрически камиони с голям пробег, където всеки килограм е от значение.
Theion: Theion е стартъп, базиран в Берлин, Германия, който се фокусира върху литиево-сярни батерии с нов подход – използват кристална сяра и специални електроди за подобряване на стабилността. През март 2025 г. Theion набра 15 милиона евро в кръг за финансиране Серия А, за да увеличи производството на своите батерийни клетки reuters.com. Theion твърди, че техните клетки могат да утроят енергийната плътност на литиево-йонните батерии, като същевременно намалят разходите до една трета, както беше споменато по-рано reuters.com. Според съобщенията, те са решили ключови проблеми, като предварително разширяват катода, за да поемат разширяването на сярата, и като поддържат сярата в кристална форма, която е по-малко реактивна с електролитите reuters.com. Главният изпълнителен директор Улрих Емес заяви, че тяхната технология може да намери приложение в електромобили, „летящи таксита“ или енергийно съхранение, и потенциално да бъде в автомобили до края на 2020-те години reuters.com. Подходът на Theion привлича внимание, защото не разчита на екзотични материали – те изтъкват, че техните батерии „дишат“ по-малко и не корозират като по-старите Li-S. Финансирането ще им помогне да разработят по-големи pouch клетки и да преминат отвъд прототипите тип coin-cell reuters.com. Интересът на Германия към сяровите батерии също съвпада с европейските усилия за развитие на местни, устойчиви батерийни технологии.
Argonne National Laboratory & U.S. DOE: В публичната изследователска сфера, Argonne (заедно с други лаборатории на Министерството на енергетиката на САЩ като Oak Ridge и Pacific Northwest) активно изследва сярови батерии. Обсъдихме постижението на Argonne в дизайна на междинен слой за Li-S клетки anl.gov. Те също така изследват твърдотелни сярови батерии в партньорство с NASA за авиацията. Офисът за автомобилни технологии на DOE е финансирал множество проекти за Li-S, Mg-S, както и Li-Air и Al-Air, признавайки стратегическото значение на следващото поколение химии. Националните лаборатории често си сътрудничат с университети (например Argonne работи с екип, включващ Университета на Илинойс по междинни слоеве от сяра) и споделят открития, върху които стартъпите могат да надграждат. Например, голяма част от разбирането за поведението на полисулфидите и напредналата характеристика (с използване на инструменти като Advanced Photon Source на Argonne за рентгенов анализ на батерии anl.gov) идва от тези лаборатории.
Други забележителни: Университети като Monash University (Австралия) попаднаха в новините през 2020 г. с Li-S батерия, която уж може да захранва смартфон в продължение на пет дни и показа отлична стабилност чрез нов вид свързващо вещество и дизайн на електроди advancedsciencenews.com. Monash оттогава работи и върху бързозареждащи се Li-S батерии, насочени към електрическата авиация monash.edu. В Обединеното кралство вече несъществуващата Oxis Energy беше пионер в Li-S; преди да затвори през 2021 г., Oxis беше разработила Li-S клетки, доближаващи се до 400 Wh/kg, и работеше с производители на самолети. Нейната интелектуална собственост беше придобита от други субекти, което вероятно информира нови проекти. Китайската академична и индустриална общност е изключително активна – институции като Китайската академия на науките, Технологичния университет в Ухан (който е съавтор на статията на Садоуей за Al-S news.mit.edu), и компании като CATL изследват серни и алуминиеви химии, макар че подробностите понякога се пазят в тайна. Дори на Battery Day на Tesla през 2020 г. беше намекнат интерес към сярата (Илон Мъск се пошегува, че Tesla изследва „литий и сяра“ без да дава подробности, вероятно за дългосрочни проекти). Накрая, NASA и Boeing разглеждат Li-S за самолети: проектът SABERS на NASA има многослойна серна батерия, която достигна 500 Wh/kg, което може да позволи електрически самолети или напреднали дронове businessaviation.aero.

Ясно е, че глобална екосистема от иноватори движи напред алуминиевите и серните батерии – от малки стартиращи компании до утвърдени национални лаборатории. Следващите няколко години (2025–2030) вероятно ще видят някои от тези усилия да дадат плод под формата на реални продукти и пилотни внедрявания.

Пробиви и скорошни иновации (2024–2025)

Периодът 2024–2025 г. е особено вълнуващ за развитието на алуминиеви и серни батерии, с няколко забележителни пробива:

Ян 2024 – Алуминиево-сярна батерия при 85 °C (Nature Communications): Изследователи демонстрираха нова алуминиево-сярна батерия, която работи при 85 °C с четворен разтопен солен електролит, публикувано в Nature Communications nature.com. Тази батерия показа възможност за бързо зареждане и изненадваща дълготрайност: запази 85,4% от капацитета си след 1 400 цикъла при скорост на зареждане 1C nature.com. Важно е, че 85 °C е голям напредък спрямо по-ранните разтопени солени батерии, които изискваха 110–180 °C nature.com. Екипът постигна това чрез формулиране на специална смес от соли (алкални хлороалуминиати) с ниска точка на топене, което също улесни бързото движение на алуминиевите йони nature.com. Те също използваха азотно-допиран порест въглероден катод, който помогна на сяровите реакции да протичат бързо nature.com. Този резултат е значим, защото сочи към практични, нискобюджетни батерии за електрическата мрежа, които могат да работят с обикновено подгряване (дори само с гореща вода като източник на топлина, както отбелязват авторите nature.com) и да осигурят бързо зареждане без деградация. Това е стъпка към превръщането на концепцията за Al-S батерията на MIT в по-удобна за потребителя и мобилна.
Окт 2024 – Lyten обявява Li-S гигафабрика: Обявата на Lyten за гигафабрика за литиево-сярни батерии в Невада беше водеща новина в индустрията в края на 2024 г. lyten.com. Планира се да бъде първата в света гигафабрика, посветена на Li-S клетки, с цел производство от 10 GWh/година до 2027 г. lyten.com. Още по-впечатляващо беше изявлението на Lyten, че техните Li-S батерии вече навлизат в определени пазари през 2024 и 2025 – по-конкретно, те имат клиенти в микромобилността (електрически велосипеди, скутери), аерокосмическата индустрия (възможно сателити или дронове на голяма височина), дронове и отбранителни приложения, които използват техните батерии lyten.com. Това подсказва, че Lyten са преминали от лабораторни прототипи към пилотно производство и реална употреба на терен в тези ниши. Решението за изграждане на голяма фабрика показва увереност в мащабирането на технологията и реализирането на търсенето за нея. Това е и голям сигнал към батерийната индустрия и инвеститорите, че литиево-сярните батерии са близо до готовност за масова употреба. Може би скоро ще видим продукти с надпис „Li-S батерия вътре“, поне в луксозни или специализирани приложения, в резултат на това.
Март 2025 – Theion набира средства, твърди 3× енергия: През март 2025 г. Reuters съобщи, че Theion е набрала 15 милиона евро, за да увеличи производството на своята сярова батерия, която „съхранява повече енергия, но струва много по-малко от конвенционалните литиево-йонни батерии.“ reuters.com Theion разкри публично част от своята техническа стратегия, заявявайки, че техните клетки имат три пъти по-голяма енергийна плътност от литиево-йонните, при една трета от цената и една трета от CO₂ емисиите, както беше споменато по-рано reuters.com. Те отговориха на основните притеснения, като заявиха, че избягват бързата корозия чрез използване на кристална сяра и се справят с разширяването чрез предварително разширяване на катодната структура reuters.com. Финансирането ще им помогне да преминат от монетни клетки към по-големи pouch клетки (подходящи за електромобили или самолети) reuters.com. Това развитие напомня, че не само една, а няколко стартиращи компании (Lyten, Theion, други) постигат важни етапи и привличат инвестиции, увеличавайки шансовете поне една да успее търговски. Това донякъде напомня ранните дни на литиево-йонните батерии, когато няколко компании и държави се състезаваха – тук имаме американски и европейски играчи, които едновременно развиват сярови батерии.
2023 – 2024 – Решаване на пъзела на серния цикъл в живота: През 2023 г. и началото на 2024 г. множество изследователски групи публикуваха постижения в удължаването на жизнения цикъл на серните батерии. Един от акцентите беше изследването, ръководено от Argonne (публикувано през август 2022 г. в Nature Communications), което демонстрира, че редокс-активен междинен слой може драматично да подобри стабилността на Li-S батериите anl.gov. В началото на 2023 г. те съобщиха, че този подход води до клетки, които запазват висока капацитетност в продължение на стотици цикли anl.gov, приближавайки Li-S все по-близо до приложимостта им в ежедневието. В средата на 2024 г. друг екип съобщи за сгъваема, гъвкава Li-S батерия, използваща специален катод от железен сулфид, която дори може да издържи на срязване без да се повреди acs.org – ново решение за носими или гъвкави електроники с Li-S. Тези постепенни иновации са важни: те решават конкретни проблеми (като управление на полисулфидите, механични напрежения и др.) един по един. Всяко подобрение доближава Li-S клетките до изпълнение на строгите изисквания на комерсиалната електроника и автомобилите.
2024 – Бум на НИРД за алуминиеви батерии: От страна на алуминия, в края на 2024 г. също имаше интересни изследвания. Учени изследваха нови катодни материали за алуминиево-йонни батерии, като кобалтов сулфид, за постигане на по-висок капацитет и по-добро разбиране на механизмите на съхранение на заряда nature.com. Нараства и броят на изследванията върху “мултивалентни” батерии (включително Al, Mg, Zn), които често споделят предизвикателства и пробиви – например, подобрените електролити, които помагат на една система, понякога могат да се приложат и към друга advanced.onlinelibrary.wiley.com. Виждаме и страни като Индия, които инвестират в алуминиева батерийна технология, не само чрез алуминиево-въздушните батерии на Phinergy, но и в академични изследвания за създаване на акумулаторна алуминиева батерия, подходяща за индийските условия (с държавно финансиране на проекти по националната енергийна стратегия за съхранение). Макар че тези разработки все още не са в световните новини, те допринасят за нарастващата инерция около алуминиевите батерии по света.
Политически и пазарни сигнали: Историите за пробивите не са само технически. През 2024–2025 г. виждаме силни пазарни сигнали в подкрепа на тези нови батерии. Законът за намаляване на инфлацията (IRA) на правителството на САЩ и други политики насърчават вътрешните вериги за доставки на батерии – което е от полза за химии, които могат да се произвеждат с местно добити материали като сяра (САЩ произвежда много сяра от рафиниране на петрол) и алуминий. Гигафабриката на Lyten в Невада и интересът на Министерството на отбраната на САЩ към леки Li-S батерии за войници или сателити са резултат от тези стимули lyten.com. В Европа стремежът към устойчивост прави батерия без кобалт и никел много привлекателна, затова ЕС финансира проекти като Theion и други. Дори в Китай, където производството на литиево-йонни батерии доминира, има държавно подкрепени програми за „батерии от следващо поколение“ (например, според съобщения, CATL работи върху натриево-йонна + серна хибридна батерия, която ще бъде пусната около 2023/24 г. за стационарно съхранение). Всички тези тенденции показват, че моментът за алуминиеви и серни батерии е настъпил – светът търси решения, а технологиите наваксват тези нужди.

В същността си последните две години превърнаха алуминиевите и серните батерии от нишова лабораторна любопитност в сериозни претенденти за бъдещето на съхранението на енергия. Както един учен точно каза, „С една стъпка сме по-близо до това да видим тази технология в ежедневието си.“ anl.gov Този постепенен напредък е точно това, което се случва сега, а следващата стъпка ще бъде по-широката комерсиализация и мащабиране на тези иновации.

Потенциални приложения и въздействие върху чистата енергия и електрическите превозни средства

Възходът на алуминиевите и серните батерии може да повлияе на широк кръг сектори. Ето някои от най-обещаващите приложения и техните последици:

🏠 Съхранение на възобновяема енергия (мрежово и домашно): Може би най-голямото въздействие в близко бъдеще ще бъде в стационарното съхранение на енергия за чиста енергия. Един от големите проблеми на възобновяемата енергия (слънчева, вятърна) е непостоянството – слънцето и вятърът не са налични 24/7, затова са ни нужни масивни, икономични батерии за съхранение на енергия, когато те не произвеждат. Литиево-йонните батерии вече започнаха да се използват за съхранение в мрежата, но все още са сравнително скъпи и зависят от вносни материали. Алуминиево-сярните и натриево-сярните батерии, с техните изключително евтини компоненти, могат драстично да намалят цената на съхранението на един киловатчас. Sadoway от MIT специално насочи домашния и кварталния мащаб със своята Al-S батерия – „размерът, необходим за захранване на едно домакинство или малък до среден бизнес“ (от порядъка на десетки kWh) news.mit.edu. Такива батерии биха позволили на собственици на домове с покривни соларни панели да съхраняват дневната енергия за нощна употреба евтино, а малките бизнеси да имат резервно захранване без дизелов генератор. В по-голям мащаб, енергийните компании могат да внедрят огромни масиви от алуминиеви или натриево-сярни батерии, за да изгладят производството на възобновяема енергия. Екипът на Университета в Сидни отбеляза, че тяхната евтина Na-S батерия може „значително да намали разходите за преход към декарбонизирана икономика“, като осигури достъпно съхранение sydney.edu.au. На места без подходяща география за помпено-хидроакумулиращи системи, тези електрохимични решения са ключови. Освен това, тъй като тези нови батерии не са запалими (важно за безопасността на общността) и използват изобилни материали, те могат да се произвеждат и инсталират локално в много региони – повишавайки енергийната сигурност. Като цяло, широко внедрените алуминиево/сярни стационарни батерии биха позволили по-голям дял на възобновяемата енергия, биха намалили ограничаването (загубата на слънчева/вятърна енергия поради липса на съхранение) и биха помогнали за стабилизиране на мрежата с чиста, управляема енергия.
🚗 Електрически превозни средства (EVs): По-леките и по-енергоемки батерии са светият граал за електромобилите и дори за електрическата авиация. Литиево-сярните батерии са особено привлекателни тук. Li-S пакет може драматично да увеличи пробега на електромобил без да добавя тегло – или обратно, да позволи същия пробег с много по-лека батерия, подобрявайки ефективността. Например, ако днес един електромобил се нуждае от 600 кг Li-ion батерия за 300 мили пробег, Li-S батерия с 2× енергийна плътност може да постигне това с ~300 кг, значително намалявайки теглото на превозното средство. Това подобрява ускорението, управлението и намалява енергията, изразходвана на миля. Това също може да направи електрическите камиони и автобуси по-жизнеспособни, като освободи полезен товар. Компании като Oxis Energy (преди да затвори) и Sion Power работиха с партньори от авиационната и автомобилната индустрия по Li-S прототипи за дългобойни самолети и електромобили. Всъщност, по-ранните Li-S клетки на Sion Power захранваха High Altitude Pseudo-Satellite (безпилотен соларен самолет), който постави рекорди за продължителност на полета през 2010-те. По-скоро, NASA и Airbus разглеждат Li-S като един от малкото начини да се постигнат нужните 500 Wh/kg за практични електрически пътнически самолети businessaviation.aero – успехът на техния проект SABERS подсказва за регионални електрически самолети на хоризонта, използващи сярни батерии. Електрическите летящи таксита и дронове също биха имали полза; Theion изрично спомена летящи превозни средства като цел reuters.com. Освен Li-S, дори алуминиево-въздушните батерии имат роля в електромобилите: те могат да служат като модул за удължаване на пробега, който активирате за дълги пътувания. Представете си електромобил с малка Li-ion батерия за ежедневни пътувания и алуминиево-въздушна „спомагателна батерия“, която зареждате (сменяте алуминия) само при 1 000 км пътуване. Такива хибридни батерийни архитектури се обмислят в проекти на Indian Oil/Phinergy и други. Трябва да отбележим, че масовите електромобили няма да преминат към изцяло нова химия за една нощ – безопасността, дълготрайността и бързото зареждане трябва да бъдат доказани – но в края на 2020-те е възможно високият клас модели или специализирани превозни средства да се предлагат с батерии от ново поколение. Ако това се случи, може да изведе представянето на електромобилите на ново ниво (пробег 500+ мили, много бързо зареждане, по-леки коли) и да намали зависимостта от критични минерали, като по този начин се улесни масовото приемане на електромобили без ресурсни ограничения.
📱 Преносима електроника и носими устройства: Вашият бъдещ смартфон или лаптоп също може да се възползва от батерии със сяра или алуминий, въпреки че тези приложения изискват дълъг живот на цикъла и ниско саморазреждане (области, в които литиево-йонните батерии в момента превъзхождат). Литиево-сярна батерия може да накара телефона ви да работи с дни между зарежданията – припомнете си концепцията на Университета Монаш за телефон, който издържа 5 дни с Li-S батерия advancedsciencenews.com. Спестяването на тегло не е толкова критично за телефон, но енергийната плътност е. Едно предизвикателство тук е, че потребителските джаджи очакват стотици цикли и години календарен живот; Li-S ще се нуждае от допълнително усъвършенстване, за да отговори на това. Все пак, може да видим нишови джаджи или носими устройства, които ги приемат, ако предлагат предимства във формата. Алуминиевите батерии, особено гъвкавите дизайни като този на Станфорд, могат да позволят сгъваеми или навиващи се джаджи. Например, алуминиево-йонна батерия, която е гъвкава, може да бъде интегрирана в каишката на смарт часовник или в умни дрехи. Също така, тъй като Al-ion може да се направи много безопасна (без риск от пожар), те могат да бъдат вградени в устройства без обемисти защитни корпуси, може би дори позволявайки по-креативен индустриален дизайн. Това са спекулативни идеи, но с подобряване на производството, потребителската електроника може да се окаже важен пазар (все пак, тя беше такава за първоначалния растеж на литиево-йонните батерии през 90-те години).
⚡ Инфраструктура за бързо зареждане: Едно по-малко очевидно, но важно приложение е използването на тези нови батерии за улесняване на бързото зареждане на електромобили и стабилизиране на електрическата мрежа. Както професор Садоуей посочи, ако много електромобили се опитат да се зареждат едновременно (като няколко коли на магистрална почивка), търсенето на енергия скача над това, което електрическата мрежа може лесно да осигури news.mit.edu. Вместо да се обновяват електропроводите, по-умно е да се инсталира батериен буфер на зарядните станции – батерията се зарежда бавно от мрежата и след това бързо отдава енергия на колите при нужда. За такива буферни батерии, цената и безопасността са от първостепенно значение, а теглото е по-малко важно. Това прави алуминиево-сярните или натриево-сярните батерии идеални кандидати. Те стоят на място, съхраняват енергия евтино, няма да се запалят и могат да отдават заряд бързо. Садоуей конкретно спомена, че Al-S системите могат „да премахнат нуждата от инсталиране на скъпи нови електропроводи“ за групи бързи зарядни news.mit.edu. По същество, тези батерии могат да действат като амортисьори за електрическата мрежа, поемайки излишната енергия и освобождавайки я при нужда, независимо дали е за пикове при зареждане на електромобили или за балансиране на колебанията в производството на възобновяема енергия.
🏭 Индустриален и търговски резервен ток: Както телекомуникационните кули използват алуминиево-въздушни батерии за резервно захранване, така и други индустрии и търговски обекти могат да използват алуминиеви или серни батерии, за да осигурят надеждност и да намалят зависимостта от дизелови генератори. Например, центровете за данни се нуждаят от батерии, които са безопасни, имат дълъг живот в режим на готовност и са икономически изгодни в голям мащаб – можем да си представим помещения със натриево-серни батерии, които заменят сегашните банки с литиево-йонни или оловно-киселинни батерии, използвани за UPS (непрекъсваемо захранване). В отдалечени или извънмрежови обекти евтините батерии, които не изискват честа подмяна, са изключително ценни (по-малко поддържащи посещения). Алуминиево-серните батерии, които се очаква да са с много ниска цена на kWh, могат да позволят микроенергийни мрежи в селски или островни общности, в комбинация със слънчева/вятърна енергия, за да осигурят 24/7 електричество без големи разходи.
🚀 Аерокосмическа и отбранителна индустрия: Високата производителност на тези батерии естествено ги прави привлекателни за аерокосмически и отбранителни приложения. Както беше отбелязано, сателити и височинни дронове (псевдосателити) успешно използват Li-S поради ниското им тегло и добрата работа при ниски температури (батериите в космоса често работят на студено). Американската армия се интересува от по-леки батерии за войниците (за да се намали тежестта от носене на много литиево-йонни пакети) – серната батерия може значително да облекчи този товар. Освен това, тъй като серните батерии не съдържат съединения, отделящи кислород (за разлика от литиево-йонните, които могат да отделят O₂ при термично претоварване), те могат да са по-безопасни в затворени пространства като подводници или космически кораби. Алуминиево-въздушните батерии могат да служат като източник на енергия под вода за безпилотни подводници с дълга издръжливост, където презареждането с алуминий е възможно. Отбранителният сектор често е ранен възприемач на авангардни технологии, които по-късно навлизат масово, така че инвестициите им в алуминиеви и серни батерии могат да ускорят развитието. Всъщност, първоначалните ангажименти на Lyten през 2024–25 г. с космическия, дроновия и отбранителния пазар подсказват, че отбранителните договори помагат да се докаже технологията lyten.com преди по-широката ѝ употреба от потребителите.

Във всички тези приложения основният ефект е ускоряване и разширяване на прехода към чиста енергия. Чрез намаляване на разходите за батерии и освобождаване от ограниченията на веригата за доставки на литиево-йонни батерии, алуминиевите и серните батерии могат да направят електрическите превозни средства по-достъпни за повече хора (ключово за декарбонизацията на транспорта), да направят възобновяемата енергия по-надеждна и разпространена (ключово за декарбонизацията на електроенергията), и дори да създадат нови възможности като електрически полети. Те също така носят екологични ползи при употреба: например, замяната на дизелови резервни генератори с алуминиево-въздушни или натриево-серни батерии намалява локалното замърсяване на въздуха и емисиите на CO₂. Ако технологията изпълни обещанията си, светът може да види по-евтини електрически автомобили, по-устойчиви чисти енергийни мрежи и намаляване на добива на редки метали – положителна обратна връзка както за икономиката, така и за околната среда.

Икономически и екологични последици

От икономическа гледна точка, алуминиевите и серните батерии могат да бъдат разрушителни по най-добрия възможен начин: като намалят цената на съхранението на енергия и диверсифицират веригата на доставки. Батерията е значителна част от цената на един електромобил или система за възобновяема енергия, така че по-евтините батерии означават по-евтини продукти и по-бързо приемане. Анализатори отбелязват, че материали като алуминий и сяра струват само малка част от цената на литий, никел или кобалт. Например, една оценка поставя цената на материалите за алуминиево-серни клетки на само ~15% от еквивалентна литиево-йонна клетка news.mit.edu. Ако тези спестявания се пренесат в производството, можем да видим цените на батериите (на kWh) да паднат далеч под сегашната крива на обучение на литиево-йонните батерии. Евтиното съхранение би могло да стимулира икономическия растеж, като позволи нови бизнес модели (като повече соларни паркове, обществени проекти за съхранение и др.) и като намали разходите за енергия за потребителите (представете си да зареждате домашната си батерия всеки следобед със слънчева енергия и никога да не плащате пикови тарифи на мрежата).

Има и геополитически аспект: Производството на литиево-йонни батерии днес е силно концентрирано (като Китай доминира в производството на клетки, а страни като ДРК доставят ключови минерали). Алуминият обаче се топи по целия свят (а рециклирането също осигурява локален източник), а сярата е повсеместна. Много страни, които нямат литиеви ресурси, имат силно развити алуминиеви индустрии (например Индия, както видяхме с IOC Phinergy). Така че батериите на основата на алуминий могат да позволят на повече държави да изградят вътрешни батерийни индустрии, без да разчитат на вносен литий или кобалт. Тази диверсификация може да намали глобалните рискове във веригата на доставки и да направи прехода към електрическа мобилност и възобновяема енергия по-устойчив срещу недостиг или политическа нестабилност. В Невада, планираната фабрика на Lyten е пример – използвайки сяра с произход от САЩ и сглобявайки батерии на местно ниво, lyten.com това съответства на политики за връщане на батерийното производство и създаване на местни работни места (те прогнозират 1 000 работни места при пълен капацитет само в тази фабрика lyten.com).

От екологична гледна точка, тези батерии предлагат множество предимства:

По-нисък въглероден отпечатък: Производството на батерии е енергоемко, но серните и алуминиевите батерии могат да се произвеждат с по-малко екзотични процеси. Рафинирането на кобалт и никел е особено въглеродно интензивно. Като се елиминират тези материали, производителите могат да намалят CO₂ емисиите на kWh батерия. Theion твърди за 2/3 намаление на въглеродния отпечатък за своите серни батерии спрямо литиево-йонните reuters.com. Освен това, сярата може да се добива като отпадъчен продукт (на практика с нулев допълнителен въглероден разход), а рециклирането на алуминий използва само ~5% от енергията, необходима за първично производство на алуминий – така че използването на рециклиран алуминий в батериите значително би намалило вложената енергия.
Рециклиране и край на жизнения цикъл: Алуминият вече е един от най-рециклираните материали (помислете за алуминиевите кенчета). Съществува инфраструктура за претопяване на скрап алуминий и повторната му употреба. Ако алуминиево-металните батерии станат масови, можем да си представим, че изразходваните алуминиеви аноди ще се събират и рециклират рутинно с висока ефективност – кръгова икономика за батерийния метал. Сярата, в контекста на батериите, може да е по-трудна за директно рециклиране от клетките (особено ако е свързана в съединения), но тъй като е евтина и нетоксична, дори да попадне на сметището, не е толкова голяма екологична опасност, както например оловото или кадмият в по-старите батерии. Изследователите може да намерят начини да възстановяват сярата или да трансформират отпадъчната сяра от батериите в полезни химикали (сярата се използва и в торове, например). Липсата на тежки метали в тези батерии означава по-малко токсични електронни отпадъци ако бъдат изхвърлени неправилно, и идеално – по-лесна обработка в рециклиращите съоръжения.
Намалено въздействие от добива: Добивът на литий, кобалт и никел има значителни екологични и социални последици – от използването на вода при извличането на литий от саламури, до унищожаване на местообитания и замърсяване около никеловите мини, до проблеми с детския труд в някои кобалтови мини. Чрез намаляване или елиминиране на нуждата от тези материали, алуминиевите и серните батерии могат да облекчат тези натоварвания. Алуминият не е без въздействие (добивът на боксит и топенето на алуминий имат свои проблеми като отпадъци от червена кал и висока консумация на електроенергия), но тези процеси са добре регулирани в много страни и технологиите се подобряват (например инертни аноди за топене на алуминий за намаляване на емисиите). И отново, рециклирането на алуминий значително намалява нуждата от нов добив. Използването на сяра е предимно въпрос на оползотворяване на съществуващ страничен продукт – всъщност може да реши проблем (огромни запаси от сяра), вместо да създаде нов.
Безопасност и здраве: Пожарите при батериите са проблем при литиево-йонните, тъй като горящите Li-ion батерии отделят токсични изпарения и могат да причинят пожари, които трудно се гасят (както показват някои инциденти с електромобили). Негоримите батерии означават по-малко инциденти с пожари, което е победа за безопасността на обществото. Това означава и по-безопасно боравене с батериите при транспортиране и в пунктовете за скрап. Например, бракувани електромобили с Li-ion батерии представляват риск от пожар при повреда; електромобил с алуминиево-сярна батерия може да е много по-безопасен за разглобяване. Същото важи и за потребителските устройства – по-малко устройства, които експлодират или се запалват (като известните пожари на батерии в телефони), е от полза за общественото здраве и доверието в батерийните технологии.
Чист резервен ток: На места, които в момента разчитат на дизелови генератори за резервно или отдалечено захранване (острови, аварийни убежища, телекомуникационни кули), замяната им с алуминиево-въздушни или натриево-сярни батерии елиминира изгарянето на дизелово гориво, което означава липса на парникови емисии, липса на прахово замърсяване и липса на шум. Това е директно подобрение за околната среда и качеството на живот. Например, телекомуникационни кули, работещи с алуминиево-въздушни батерии в Индия, ще произвеждат нулеви локални емисии, докато дизеловите генератори допринасят за замърсяването на въздуха и въглеродните емисии.

В обобщение, алуминиевите и серните батерии имат потенциала да демократизират съхранението на енергия – правейки го достъпно и екологично безвредно, така че да можем да внедрим батерии навсякъде, където са ни нужни, за да осигурим чисто енергийно бъдеще. Те няма да са панацея (вероятно ще използваме комбинация от батерийни технологии), но навлизането им на пазара може да намали разходите и да принуди всички производители на батерии да подобрят устойчивостта.

Разбира се, икономическият успех на тези батерии не е гарантиран; те трябва да докажат, че могат да се произвеждат евтино и да работят надеждно в голям мащаб. Но последните инвестиции и успехи с прототипи са много обнадеждаващи. Ако успеят, ползите няма да са само по-евтини електрически автомобили или по-добри джаджи – това ще е значително намаляване на екологичната цена на нашата употреба на батерии и тласък за глобалните усилия за декарбонизация.

Заключение: Светло бъдеще, заредено от обикновени елементи

Батериите с алуминий и сяра, някога смятани за аутсайдерски технологии, бързо се приближават към търговската реалност. Тези батерии въплъщават една убедителна идея: използвай прости, изобилни съставки, за да решиш сложни енергийни проблеми. През последните няколко години напредъкът в химията и материалознанието доближи тази идея много по-близо до осъществяване. Вече имаме прототипи на алуминиево-сярни клетки, които могат да се зареждат бързо за минути и да работят хиляди цикли nature.com, литиево-сярни батерии, които достигат енергийни плътности, за които преди десетилетие само се мечтаеше reuters.com, и дори алуминиево-въздушни системи, които вече се използват реално за доставка на чиста енергия evreporter.com.

Преминаването от зависимостта ни от редки метали и скъпи вносни материали към батерии, направени от „елементи на безценица“ като Al и S, може да преобрази батерийната индустрия така, както силицият преобрази електрониката – позволявайки масово производство и намаляване на разходите. Както се пошегува Садоуей, тези нови батерии имат „всичко, за което бихте мечтали една батерия да има: евтини електроди, добра безопасност, бързо зареждане, гъвкавост и дълъг живот“ news.stanford.edu. Все още има неща за доизчистване, но посоката е ясна.

В следващите години можем да очакваме новини за пилотни внедрявания (може би соларна ферма в Калифорния, използваща алуминиево-сярни клетки на MIT, или дрон, захранван от Lyten Li-S батерия, който поставя рекорди за издръжливост). С увеличаване на производството, разходите ще падат още повече, а всички останали технически предизвикателства – било то живот на цикъла или работна температура – вероятно ще бъдат решени от интензивните изследвания, които се провеждат по целия свят.

За широката публика въздействието може да се усети по фини, но важни начини: електромобил, който е по-евтин и изминава по-голям пробег, смартфон, който остава зареден през целия уикенд, квартал, който има ток от батерия, когато буря прекъсне мрежата, с увереността, че всичко това е направено от материали, толкова обикновени като алуминиево фолио и тор за градината (сяра). Апетитът на света за батерии само расте, а технологиите с алуминий и сяра гарантират, че можем да го задоволим по устойчив начин.

Както един учен, участващ в развитието на тези батерии, оптимистично заяви, „Тези резултати демонстрират … огромно въздействие върху развитието на [батериите]. Ние сме една стъпка по-близо до това да видим тази технология в ежедневието си.“ anl.gov Наистина, бъдещето, в което животът ни се захранва от алуминий и сяра – два от най-обикновените елементи на Земята – вече ясно се очертава на хоризонта. Революцията в съхранението на енергия е в ход и тя се гради върху основите на обикновената химия, иновативното инженерство и неотложния стремеж към по-чисто и по-евтино енергийно бъдеще.

Източници: Информацията и цитатите в този доклад са взети от скорошни достоверни източници, включително рецензирани научни изследвания, университетски прессъобщения, новини от индустрията и репортажи на Ройтерс. Основни референции включват MIT News относно алуминиево-сярната батерия news.mit.edu, пробивите на Argonne National Lab в литиево-сярните батерии anl.gov, отразяване от Ройтерс на развитието на Theion и Lyten reuters.com, lyten.com, и интервюта с лидери в индустрията (например, изпълнителният директор на Phinergy относно предимствата на алуминиево-въздушните батерии evreporter.com). Тези и други цитати в текста предоставят подробни доказателства в подкрепа на направените твърдения.