Нарастить ресурс с 300 циклов до 1000 необходимых: В России за три года планируют решить главную проблему литий-серных аккумуляторов с помощью палладия. Как наша новая разработка соотносится с аналогами из-за рубежа? Рассказываем в нашем материале.

Мировой рынок аккумуляторных технологий находится в поиске альтернативы литий-ионным батареям, которые достигли предела своего энергетического потенциала. Литий-серные аккумуляторы (Li-S) рассматриваются как одна из наиболее перспективных замен благодаря теоретической плотности энергии, достигающей 2600 Вт·ч/кг — примерно в пять раз выше, чем у современных литий-ионных аналогов. Сера, используемая в качестве материала катода, является одним из самых дешевых и распространенных элементов на планете, а производство литий-серных батарей потенциально может иметь на 60% меньший углеродный след по сравнению с литий-ионными, поскольку не требует дорогостоящих и экологически проблемных кобальта или никеля.

Главным препятствием для массового внедрения литий-серных аккумуляторов остается их ограниченный срок службы, вызванный эффектом «полисульфидного челнока»: растворимые промежуточные продукты реакции, образующиеся при работе батареи, мигрируют между электродами, вызывая паразитные реакции и деградацию емкости. Теоретическая удельная емкость литий-серных систем достигает 1675 мА·ч/г, что в пять раз выше, чем у литий-ионных (около 140-179 мА·ч/г), однако на практике ресурс таких батарей составляет лишь 300-500 циклов заряд-разряда, тогда как литий-ионные выдерживают более 1000 циклов. Кроме того, сера обладает изолирующими свойствами, а при разряде расширяется в объеме до 80%, что может механически разрушать структуру элемента.

В апреле 2026 года российская компания «Норникель», на долю которой приходится около 40% мирового производства палладия, объявила о начале работ по созданию отечественного катализатора на основе палладия для литий-серных батарей. Как сообщил журналистам вице-президент компании по инновациям Виталий Бусько, уже создан действующий лабораторный образец литий-серного аккумулятора, однако его ресурс составляет всего 300 циклов заряд-разряда, тогда как для конкурентоспособности технологии требуется не менее 1000 циклов. Компания рассчитывает доработать технологию до требуемого уровня в течение трех лет. Палладий благодаря своим уникальным каталитическим свойствам способен взаимодействовать с серой и нейтрализовать побочные эффекты, которые приводят к сокращению цикла работы аккумулятора. По словам директора Центра палладиевых технологий компании Дмитрия Изотова, успешное решение этой проблемы откроет для палладия огромные новые рынки.

Следует отметить, что проблема ограниченного ресурса является общей для всех разработчиков литий-серных технологий, и в единичных случаях достигнуты определенные успехи в ее решении. Так, исследователи из Центра имени Гельмгольца в Берлине (Германия) рассказывали о решении на основе пористого полимерного материала — ковалентной органической структуры (COF), в которую внедрены радикалы на основе сероорганического соединения тетратиафульвалена. Эти радикалы действуют как катализаторы, улавливающие полисульфиды и запускающие химическую реакцию, превращающую вредные побочные продукты обратно в полезную серу. Опытный аккумулятор с таким материалом выдержал более 1500 циклов зарядки-разрядки, теряя лишь 0,027% емкости за цикл.

Американский стартап Lyten, специализирующийся на литий-серных аккумуляторах, начал рассылку первых серийных образцов автопроизводителям для оценки их потенциала. В компании утверждают, что ее батареи имеют плотность энергии более 400 Вт·ч/кг и могут выдерживать более 1000 циклов зарядки. Заявлено о начале строительства в США первого в мире завода по производству литий-серных аккумуляторов с возможным стартом производства в 2027 года.

Китайские исследователи в апреле 2026 года представили катализатор на основе твердого раствора нитрида титана и хрома, который позволил экспериментальной батарее сохранить 93% первоначальной емкости после 600 циклов зарядки, со скоростью потери емкости всего 0,012% за цикл.

На этом фоне российская разработка находится на стадии лабораторных исследований с действующим прототипом, имеющим ресурс 300 циклов, что соответствует среднемировому уровню лабораторных образцов. Заявленный компанией трехлетний горизонт до достижения конкурентоспособной технологии 1000 циклов выглядит реалистичным. Использование в России палладия в качестве катализатора представляет собой оригинальное техническое решение, не имеющее прямых аналогов среди зарубежных разработок, большинство из которых основано на других материалах.