В своем эксперименте ученые из Института энергетики Монаша в Мельбурне придумали новый метод, который предусматривает добавление сахара. Таким образом им удалось избавиться от недостатков со стабильностью литий-серных аккумуляторов, которые тормозили их использование в широких масштабах.

Читайте также Смогут ли роботы заменить врачей: перспективы искусственного интеллекта в традиционной медицине

Преимущества литий-серных батарей

Теоретически литий-серные аккумуляторы могут хранить до 5 раз больше энергии, чем литий-ионные батареи того же веса. Однако существовали определенные проблемы вокруг ее стабильности:

  • Поскольку положительный серный электрод аккумулятора расширяется и сжимается во время зарядки, то он подвергается значительным нагрузкам и быстро портится.
  • Зато отрицательный литиевый электрод загрязняется соединениями серы.

Как решили проблему с быстрой порчей

Первую проблему ученые решили в прошлом году. Они разработали специальный связывающий агент, который создает дополнительное пространство вокруг частиц серы, предоставляя им больше места для безопасного расширения во время зарядки. Результатом этого стала литий-серная батарея большой емкости, способная выдержать более 200 циклов.

Добавка на основе сахара

Теперь ученые, кажется, решили и проблему с отрицательным литиевым электродом, который фактически задыхается от серы. Этот прорыв является результатом исследования 1988 года, которое показало, как некоторые вещества на основе сахара могут предотвратить деградацию геологических отложений, способствуя прочным связям между сульфидами.

Команда внесла в структуру электрода добавку на основе сахара, похожую на паутину, которая действует в качестве связующего вещества и образует паутинные микроструктуры, помогающие регулировать поведение серы. Экспериментальные прототипы, которые содержат сахарную добавку, продемонстрировали больший срок службы (не менее 1000 циклов заряда-разряда), и при этом они сохраняли гораздо большую емкость, чем эквивалентные литий-ионные батареи.

Итак, каждый заряд длится дольше, что продлевает срок службы аккумулятора. А для производства батарей не нужны экзотические, токсические и дорогие материалы,
– резюмировали исследователи.

Но прежде чем литий-серные аккумуляторы заработают в смартфонах и электромобилях, ученые должны исправить еще некоторые недостатки. В частности, говорят они, все еще существует потребность в дальнейших инновациях по защите металлического литиевого анода.


Команда, которая работала над усовершенствованием литий-серных батарей / Фото Университета Монаша