В начале января 2026 года китайские ученые из Шанхайского университета Цзяотун предложили новую конструкцию натриево-серной батареи. Она работает при обычной комнатной температуре, выдает напряжение разряда около 3,6 вольта и собрана из дешевых и широко доступных компонентов — натрия, серы, алюминия и хлорсодержащего электролита. В лабораторных условиях система вышла на удельную энергию больше 2000 Вт·ч/кг активных веществ — для аккумуляторов это очень высокий уровень.
Разумеется, цифры получены без учета корпуса, сепаратора и прочих вспомогательных компонентов, поэтому в реальной ячейке удельная энергия будет ниже. Но даже с этой поправкой разрыв с существующими решениями остается заметным. А отказ от лития, кобальта и других дефицитных металлов напрямую упрощает производство и снижает потенциальную себестоимость таких аккумуляторов. Давайте посмотрим, что это за новинка.
Как устроена новая натриево-серная батарея и в чем ее ключевое отличие
Если бы это была обычная заметка, то стоило бы сразу перейти к восторгам про «революцию» и «конец лития». Но мы на Хабре и знаем, что такие «революции» случались не раз и не два. Давайте разберемся, чем новый проект отличается от предыдущих.
История натриево-серных батарей тянется десятилетиями, почти похожие попытки всегда упирались в одни и те же ограничения. Классические высокотемпературные варианты работают при 300–350 градусах, требуют специальной керамики / митрила / слез ангелов и подходят в основном для стационарного хранения. «Комнатные» версии страдали от низкого напряжения (обычно меньше двух вольт) и быстрого износа из-за растворения полисульфидов, которые разрушали электроды. Плюс ко всему нужен большой избыток металлического натрия на аноде, что повышало стоимость и риски.
Главная загвоздка всегда в химии катода. В стандартных подходах сера переходила в Na₂S с низким напряжением и образованием вредных промежуточных продуктов. Китайские исследователи подошли с другой стороны: они заставили серу работать по пути высокого валентного состояния — S⁰/S⁴⁺. Вместо привычного превращения в сульфиды здесь сера отдает электроны и реагирует с хлором из электролита, образуя тетрахлорид серы SCl₄. Благодаря этому напряжение разряда поднимается до 3,6 вольта — это уже уровень хороших литий-ионных систем.
Конфигурация получилась anode-free: в исходном состоянии анода как такового нет, только токосъемник из обычной алюминиевой фольги. Катод — чистая сера S8, нанесенная на пористый углерод для лучшей проводимости и удержания продуктов реакции. Между ними — сепаратор из стекловолокна. Ключевой элемент — негорючий электролит на основе хлораллюмината (AlCl4) с добавкой натрия дицианамида (NaDCA). Именно она одновременно разблокирует обратимую реакцию S/SCl₄ на катоде и обеспечивает ровное осаждение/растворение Na на аноде.
В процессе разряда ионы перемещаются к алюминиевой фольге и осаждаются там металлическим слоем. При зарядке все идет наоборот, уже без полисульфидов и с высокой обратимостью. Для ускорения конверсии серы авторы добавляли катализатор на основе висмута в ковалентной органической рамке — всего восемь процентов по массе. Это подняло емкость катода до 1206 мА·ч на грамм суммарной массы серы и катализатора.
В тестах с мягкими pouch-ячейками батарея даже после разрезания на воздухе продолжала питать светодиод около двадцати минут. Электролит при контакте с влагой быстро гидролизовался и затвердевал, не вызывая огня или короткого замыкания. Это серьезный плюс по безопасности — никаких возгораний, как у литиевых аналогов.
Производительность, долговечность и сравнение с существующими технологиями
По активным материалам плотность энергии вышла на рекордные 2021 Вт·ч/кг. Для сравнения: коммерческие Li-Ion-ячейки дают обычно 250–300 Вт·ч/кг на уровне полной сборки, а Na-Ion — 150–200. Цикличность тоже впечатляет: сотни заряд-разрядов с минимальной потерей. Один из тестов показал 95% заряда после года простоя — это важно для сетевого хранения, где аккумуляторы могут месяцами стоять без дела.
Безопасность на хорошем уровне: нет лития, который любит гореть, электролит негорючий, а отсутствие избыточного натрия снижает риск дендритов. Все это проверяли спектроскопией и другими методами, чтобы убедиться в новом пути реакции.
Если смотреть шире, такие характеристики делают батарею конкурентной не только с литий-ионными, но и с другими натриевыми вариантами. Традиционные комнатные Na-S-системы страдали от низкого напряжения и шаттл-эффекта полисульфидов, что ограничивало их применение. Здесь эти проблемы решены за счет смены химического пути реакции.
Что с себестоимостью и где использовать
Расчеты по сырью дают себестоимость около пяти долларов за киловатт-час емкости. Это в десятки раз ниже, чем у литий-ионных, и дешевле многих существующих натриевых вариантов. Материалы везде в избытке: сера из нефтепереработки, натрий из соли, алюминий и хлор тоже не редкость. Подход anode-free оптимизирует сборку — меньше компонентов, проще процесс, совместимость с текущими линиями производства.
Важный плюс в том, что такая архитектура хорошо вписывается именно в сценарии долгого хранения: батарея спокойно переносит простои, не требует постоянного подогрева и не теряет заряд на саморазряд так быстро, как многие альтернативы. Для энергосистем с переменной генерацией это критично — аккумулятор здесь работает не как «ускоритель», а как буфер, который можно неделями держать в резерве и включать тогда, когда это действительно нужно.
В первую очередь такие батареи подойдут для стационарного хранения — солнечные и ветровые фермы, где важны цена и объем, а не суперкомпактность. Для электромобилей плотность на уровне полной ячейки пока под вопросом из-за массы электролита, но для сетевых систем это почти идеальный вариант. Если производство наладят, хранение возобновляемой энергии станет в разы доступнее.
Какие препятствия остаются на пути к коммерческому использованию
Большинство батарейных «прорывов», о которых активно писали десять лет назад, так и остались демонстрационными проектами. Красивые цифры на графиках редко превращались в массовое производство: мешали цена, сложная химия, проблемы с масштабированием или банальная ненадежность.
В случае этой натриево-серной батареи скепсис тоже уместен. Электролит на основе хлора коррозионно активен, а значит, в реальном производстве потребуются специальные материалы и покрытия. Все опубликованные данные получены на небольших лабораторных ячейках, и при увеличении размеров могут всплыть проблемы с равномерностью реакций, тепловыделением или деградацией. Отдельный вопрос — экология и утилизация хлорсодержащих соединений. О сроках выхода на рынок никто не говорит, и это нормально для технологии на таком этапе.
Тем не менее у разработки есть несколько признаков, которые отличают ее от типичных «лабораторных сенсаций». Речь идет не об экзотических материалах, а о хорошо знакомых и дешевых элементах. Архитектура ячейки относительно простая, без сложных многослойных структур и других «костылей». Плюс публикация в Nature и внимание со стороны индустрии (пусть и не оформленное в конкретные проекты) говорят о том, что работу воспринимают всерьез.
Надежда на реализацию технологии в реале есть. В Китае подобные темы часто проходят путь от лаборатории до пилотного производства быстрее, чем где бы то ни было. Компании уровня CATL или BYD уже не раз показывали, что готовы экспериментировать с альтернативными химиями, если те обещают реальное снижение стоимости. Литий-ионные аккумуляторы еще долго будут доминировать, особенно в мобильных устройствах и транспорте, но в сегменте стационарного хранения у них постепенно появляются конкуренты. И эта натриево-серная схема — один из самых интересных кандидатов на такую роль.
А вы верите в скорый конец эры лития или считаете, что это очередной «лабораторный прорыв»? Поделитесь в комментариях.
Комментарии (17)
Moog_Prodigy
18.01.2026 08:35Литий рано или поздно сдаст позиции, ибо много недостатков у него, и кучи корпораций занимаются R&D чтобы от него уйти. То, что ничего прорывного не выходит - это ладно, не всегда же резким скачком прогресс шел.
Tiriet
18.01.2026 08:35ну а какие недостатки лития отсутствуют у натрия или у калия? в любом разе энергия хранится в виде оторванного электрона. для обратимости реакции нужно, чтобы электрон сравнительно легко отрывался- тогда он также легко потом присоединяется назад, и при этом атом без электрона не отрывает недостающий электрон у кого попало, а ждет именно нужной ему реакции. Под это дело у нас подходят пока только щелочные металлы, литий, натрий, калий и дальше. Но чем дальше- тем тяжелее сам атом металла, и тем слабее он держит этот электрон. Литий- самый легкий атом с самой сильной из слабых связей с этим своим валентным электроном. А горят в реакции с водой они все почти одинаково- что литий, что натрий, что цезий. Поэтому когда тут в статье написали, что натрий на электроде выделяется металлический, но батареи не горят, как литиевые- я немного удивился. второй кликбейтный момент- это когда сравнили плотность энергии "по активным веществам" с плотностью энергии в рабочих сборках. это хорошо, что реакция натрия с серой и хлором дает 7МВт/кг (реакция угля с кислородом дает чуть меньше 10 МВт/кг) но это реакция натрия с серой и хлором. А сколько там к этим, натрию с хлоросерой надо добавить воды, углерода для электродов и прочей сопутствующей и принципиально неустранимой массы- молчок. зато сравним с нормальным аккумулятором у которого полный запас энергии на все в круг- 200 попугаев. но если это все сработает для стационарного хранения ЭЭ в долгосрочке- то это сделает будущее не таким безрадостным, какое оно пока расчитывается. натрия у нас почти неограниченный запас, и рабочий аккумулятор на нем делает зеленую энергетику не такой мерзкой верблюжьей колючкой, как она щас есть.
nixtonixto
18.01.2026 08:35Там ещё активный хлор, пытающийся разъесть корпус батареи, да и большинство соединений серы ядовиты или опасны.
ABRogov
18.01.2026 08:35Энергия конечно не хранится в виде оторванного электрона (что бы это не значило). Энергия хранится в химических связях. По сути при заряде идет синтез нового высокоактивного вещества. Для обратимости в контексте батарей нужно чтобы все продукты-реагенты были электропроводными. Проблема нелитиевых ионных батареек - размеры ионов, даже литий великоват, меньше былоб лучше, но там только протоны остаются. Незнаю, почему не делают протон-ионых батарей...
Tiriet
18.01.2026 08:35Ну, химическая связь- это и есть энергия взаимодействия электрона, взятого у одного атома, с ядром другого атома. а так как в батарейках действующее вещество плавает в электролите и физически разделяется на катионы и анионы, растаскиваемые к разным электродам, то вполне себе можно считать, что энергия в батарее хранится как раз таки в виде энергии электрона, оторванного от атома щелочного металла и присоединенного к окислительному хвосту. И для обратимости в контексте батарей нужно прежде всего, чтобы после отрыва этого электрона получившиеся ионы не вступали во взаимодействие с чем попало и оставались в растворе электролита, иначе образовавшиеся соединения могут оказаться прочнее, чем исходная разорванная связь и их не удастся восстановить затем приложенным напряжением заряда, или улететь от электрода, и тогда черта с два ты их потом найдешь, чтоб энергию от них вернуть в дело.
Проводимость реагентов тоже вторична, даже более того- она ваще не важна, потому как для разделения зарядов нужна не электронная проводимость реагентов, а наличие подвижных ионов, которые как раз и будут разделяться, то есть ионная проводимость раствора электролита. А они, ионы эти подвижные, в растворе электролита есть всегда (иначе он бы не был электролитом). Как пример- обычный свинцовый аккумулятор. Сульфат свинца- плохой проводник, он вообще диэлектрик. А вот раствор сульфата свинца в серной кислоте- прекрасный проводник, потому что диссоциация и проводимость обеспечивается не электронной проводимостью самого сульфата, а ионной проводимостью раствора. При этом сульфат свинца хорошо разделяется напряжением, и разделяется на ион свинца и катион серной кислоты, в отличие, например, от хлорида натрия, который разделяется на ион натрия и ион хлора, но ион хлора, в отличие от серной кислоты, выделяется в виде газа и улетает, и поэтому обратимую реакцию в трехлитровой банке организовать не получается- разделить и закачать энергию в раствор- запросто, а вот обратно ее вернуть- это надо хлор вернуть в раствор, технически неудобно. И это именно та проблема, изза которой не делают протон-ионных батарей. Потому что оторвав протон от молекулы в мало-мало товарных количествах- Вы тут же получите из него молекулы водорода, газообразные, которые соберутся в пузыри и улетят из электролита, унеся из него эту самую энергию без возможности обратить эту реакцию с управляемым выделением запасенной энергии в рамках батареи. Но это вполне может работать в рамках водородного накопителя энергии- сначала ЭЭ закачиваем в воду, разделяя ее на кислород и водород, а затем- сжигаем их обратно в топливной ячейке, выделяя снова ЭЭ.
Кроме того, нужно еще и сделать так, чтобы напряжение, при котором разделяется главный реагент- было ниже, чем напряжение, при котором будет разделяться что-нибудь другое, например, материал самих электродов. или носитель в электролите (вода та же самая). Потому что если бы сульфат свинца разделялся не при 2В, а при 10, то тогда вместо восстановления сульфата мы бы начали электролизить воду, в которой плавают сульфат с кислотой, и получали бы не реакцию PbSO4 + E -> Pb + H2SO4, а 2H2O + E -> 2H2 + O2, газообразные, которые бы улетели с концами и не вернулись к нам никогда.
А размеры ионов- они влияют только на максимальный ток акккумуляторов с вязким электролитом, потому как эти размеры немного влияют на подвижность ионов и как следствие- на проводимость электролита. чем выше подвижность ионов- тем лучше они ползают через электролит (особенно, если там еще мембранное разделение какое-нибудь). Но это ваще не основная проблема нелитиевых батареек. и даже не десятая.
uuger
18.01.2026 08:35Натриевые батареи, вроде как, уже доступны в виде коммерческих решений? Например, https://www.elevenenergy.co.uk
arthuru1
18.01.2026 08:35Это натрийионные, давно продаются на озоне и али. А здесь про натрий серные
Tiriet
18.01.2026 08:35натрий-серные- это точно также натрий-ионная технология. Ну как и литийионные- есть литий-кобальтовые, есть литий-марганцевые, литий-железо-фосфатные и всякие титанатные и прочая. Все литий-ионные, потому что во всех идет реакция восстановления лития из какого-то из его соединений и обратное соединение его взад. от молекулы отрывается ион лития и утаскивается к электроду при заряде и наоборот, при разряде ион лития утаскивается с электрода в электролит и вступает в реакцию. Сабжевые натрий-серные- это просто нашли новое соединение натрия и подходящий электролит, в котором и ион натрия отрывается, и при этом электролит не кипит и не требует особо нежного обращения, и плотность энергии на единицу массы этой химикалии- мало-мало приемлема для того, чтоб таскать ее с собой как источник энергии, а не как батарейку для часов.
NoName_13
18.01.2026 08:35Хорошая история собранная по кускам с множества разных мест, но да ладно. История задумки с 70х годов (Задумки(!)), но всё время это были натрий-ионый вариант, но только с 2024-2026 пошёл прорыв. Вариант не хуже (а может где-то и лучше) Ni-Cd - не такой экологичный, но лучше себя показывает даже в морозы. Где будут применять тот или иной тип - вопрос на время, но оба варианта будут полезны в своей сфере
Tiriet
18.01.2026 08:35этот вариант лучше тем, что и натрия, и хлора и серы у нас в доступности- сильно больше, чем никеля и главное- кадмия. Для отказа от ДВС и перехода на электроавто нам надо ну где-то порядка 100 миллионов тонн аккумуляторов. А кадмия у нас разведанного всего- 2 миллиона тонн. Его тупо не хватит на эти аккумуляторы. Лития- разведанного около 100 млн. тонн, но вот пригодного к добыче из этих 100 лямов- хорошо, если треть, то есть, 30 миллионов тонн. А экономически годного при текущих ценах- вообще около 10-15 млн.тонн. Его в принципе не хватает на производство аккумуляторов для замены автотранспорта на электрический даже частного, а надо- аккумуляторы для энергосети, аккумуляторы для служебного транспорта (грузовики, тракторы всякие и прочая сельхозтехника) аккумуляторы для домашних хозяйств и аккумуляторы для авто. И поэтому проблема как раз в том, что нету физически сырья для всего этого вожделенного "зеленого перехода". А тут бац- и можно делать годные аккумуляторы из натрия, хлора и серы. Серы у нас самородной только- разведано под миллиард тонн. это самородной, а есть еще соединения и она при добыче нефти как побочный продукт отваливается, а еще всякие запасы пиритов, халькогенидов и прочего, короче, серы у нас как на гуталиновой фабрике. Натрия и хлора- ваще неограниченный запас, их можно из морской воды выделять, но нафиг не надо, ибо месторождений соли по всей Земле больше, чем всего остального вместе взятого. Поэтому годный аккумулятор из соли и серы- это очень важный костыль в будущей зеленой энергетике. Если этот костыль не окажется подпиленный в эксплуатации. Потому что подпиленный костыль массой в 100 миллионов тонн- может очень больно выстрелить в ногу.
andrey_gavrilov
18.01.2026 08:35Обратите внимание на маленькую деталь: соединение висмута (Bi) в качестве части металл-органического катализатора, которого там 8% по массе в катоде. Батарея безанодная, сколько там самого катода по массе трудно сказать, но всё равно речь скорее о единицах процентах минимум суммарно этого соединения.
Узнать точнее что там за соединение висмута используется, и сколько висмута по массе в нём затруднительно, статья за пейволлом.
(Китайская ИИ-шка даёт оценку в 1-2% массы металлического висмута в финальной ячейке, но это вилами по воде конечно).
Общие выявленные мировые ресурсы висмута оцениваются примерно в 680 000 тонн. При этом экономически выгодные для извлечения запасы (резервы) составляют около 320 000 — 370 000 тонн.
Мировая добыча в 2024 — 16 000 тонн.
Цена висмута высокой чистоты $390.65 за кг на Шанхайской бирже. Может быть такая цена именно за высокую очистку (но не факт что именно она и не нужна в батарее), но насколько я понимаю ориентироваться в любом случае надо на десятки долларов за килограмм (от $35 до $77, судя по данным за 2024; хотя в середине 2025 года цена подскочила, судя по попадающимся статьям).
В любом случае если там значительное висмута при такой малой мировой добычи, шансов на то что это батарея станет основой будущей энергетики исчезающие малы, я не знаю как китайские товарищи получили свои $5.+ за кг по материалам (возможно в катализаторе действительно исчезающие мало висмута), но выглядит будущее этих батарей очень сомнительно. Максимум будут использовать в специализированных применениях, но военные будут в итоге выбирать дешевизну и массовость производства, а массово производящиеся альтернативы будут ронять свою цену, и плохие условия для инвестирования в неспособную хорошо масштабироваться технологию создавать.
Даю наводку: самая главная мировая интрига по поводу будущего аккумуляторов не в этом месте находится.
Это — батареи Donut Lab. По качествам, разве что кроме гравиметрической плотности энергии, она превосходит обсуждаемую батарею. 100 000 без деградации (в отрасли это означает "практически бесконечно, дальше не проверяли"), 11С (5.45 мин зарядки), работает без потери ёмкости от -30°С (на CES 2026, где они дебютировали с этой новостью, они в частном порядке под видеозапись говорят что при более низких температурах просто не проверяли, так что это не предел), и +100°С. Не самовозгорается (нет роста дендритов), нет температурного разгона, не возгорается при пробитии.
Не содержит лития. Не содержит кадмия. Не содержит "элементов с геополитическими рисками". "Производится из распространённых элементов".
Уже дешевле лития.
Гравиметрическая плотность энергии там конечно не такая как у этих серных из обсуждаемой новости,
а "всего"но очень привлекательна на фоне современных значений, и составляет 800 Вт*ч/кг.Называют они это твердотельной батареей.
У них уже есть производство в Финляндии, которым они собираются в этом году 1 ГВт*ч батарей произвести, а в следующем году в 10 раз нарастить производство. То есть это не рассказы о лабораторных образцах.
Они говорят о очень простом производстве этих батарей.
(Кстати компания, с которой они объединились, занимающиеся производством углеродных нанотрубок, Ну а точнее как минимум точно специализировавшаяся на своей технологии трафаретной печати углеродных нанотрубок, технологии выравнивания и печати углеродных нанотрубок, до объединения публиковала данные о батарее с похожими характеристиками, — и вообще говорила о возможности печати таких батарей с задней стороны солнечных панелей, чтобы солнечную батарею с аккумуляторной батареей совмещать; то что на CES-2026 показывали и рассказывали про батарею Donut Lab, очень напоминает такие заявления; конкретно про создание батарей любых форм (при этом показывали они на самом деле многоугольники с параллельными верхними и нижними плоскостями, очень похоже на то что печать давала бы)).
И главное, они в этом квартале собираются поставить свои электромотоциклы с такими батареями потребителям.
Так что до снятия интриги менее 2.5 месяцев осталось, потому что до конца квартала менее 2.5 месяцев осталось, — электромотоциклы с их батареями придут заказчиком, и мы узнаем что там за батареи, их разберут, распотрошат, и мы будем знать об этих батареях, по крайней мере об их химическом составе и структуре буквально всё.
И сдаётся мне батарея действительно без редких элементов, действительно из распространённых элементов сделанная, с такими характеристиками, не даст шансов батареи критические зависимые от висмута, и имеющий на два порядка меньшую цикличность и худшие характеристики в остальном кстати хоть сколь-нибудь заметным явлением.
То есть если бы кто-нибудь начал бы производить серные батареи с такой плотностью энергии и таким количеством циклов, покупатели бы у них нашлись. Вопрос лишь в том, станет ли кто-нибудь заниматься таким производством, если вдруг батареи Donut Lab окажется именно тем что обещали, и мир массового перепрыгнет на них. Шансы на это не очень велики как по мне, — потому что и инвесторы могут посмотреть на ресурсы, резервы, мировую добычу, рост спроса на висмут (а там полупроводниковая промышленность в середине 2025 года сделала на него стойку, потому что были показаны очень хорошие характеристики транзисторов на новых полупроводниках с добавлением висмута), и на возможности (скорее их отсутствие) быстрого наращивания объёма добычи висмута, и оценить, что это будет означать для цен на него, и откажутся от инвестирования в такую бесперспективную технологию. Бесперспективную в смысле возможности долго и много с неё получать.
deee
18.01.2026 08:35Здесь пишут, что твердотельный аккумулятор от Donut Lab - это скам: https://archive.ph/2026.01.20-191831/https://cnevpost.com/2026/01/20/svolts-comment-on-finnish-donut-lab-solid-state-battery/
t0kashi
Тем не менее у разработки есть несколько признаков, которые отличают ее от типичных «лабораторных сенсаций». <...> публикация в Nature и внимание со стороны индустрии (пусть и не оформленное в конкретные проекты) <...>
Ясно