14.09.2021, 14:57
Ученые из Австралии представили новую конструкцию литий-серного аккумулятора. Для для решения проблем, связанных со стабильностью, в электролит ученые добавили сахар. Это позволило экспериментальным образцам работать более 1000 циклов.
zhengjun/Depositphotos
Ученые со всего мира борются за то, чтобы увеличить емкость литиевых аккумуляторов. Литий-серные батареи могли бы быть хорошей заменой литий-ионным, но до сих пор у них были проблемы со стабильностью. Теперь исследователи нашли решение этой проблемы
Среди множества интересных технологий аккумуляторов следующего поколения, литий-серная батарея является одной из наиболее многообещающих. Потенциальная высокая емкость литий-серных батарей объясняет интерес к этой технологии, однако из-за проблем со стабильностью такие аккумуляторы пока не получили должного развития. Поскольку положительный серный электрод батареи расширяется и сжимается во время зарядки, на него постоянно действуют сильные механические напряжения и он быстро изнашивается. Отрицательный электрод тем временем загрязняется соединениями серы.
Химики нашли решение половины этой проблемы. Ученые ранее разработали специальное связующее вещество, которое создает дополнительное пространство вокруг частиц серы, а это значит, что у них становится места для безопасного расширения во время зарядки. Результатом этого стала литий-серная батарея большой емкости, способная выдерживать более 200 циклов заряда-разряда.
Теперь ученые нацелились на вторую половину проблемы, которая заключается в загрязнении отрицательного электрода. Исследователи смогли решить и эту часть головоломки, обративших к предложенному более 30 лет назад методу предотвращения деградации в геологических отложениях при помощи некоторых веществ на основе сахара. Авторы внедрили добавку на основе сахара в сетчатую архитектуру электрода, которая действует как связующее и образует микроструктуры, помогающие регулировать поведение загрязнителе — полисульфидов. Экспериментальная ячейка, содержащая сахар, показала емкость около 700 мАч/г, которая сохранялась в течение 1000 циклов.
Все еще есть некоторые проблемы, которые нужно решить, прежде чем литий-серные батареи начнут внедрять в смартфоны и электромобили, но есть надежда, что, когда это произойдет, такие устройства можно будет использовать в течение гораздо более длительных периодов времени. По словам исследователей, их новые батареи способны хранить в 2–5 раз больше энергии, чем другие литиевые аналоги, а с ростом стабильности аккумуляторов они смогут составить полноценную конкуренцию доминирующей на рынке технологии.
