У своєму експерименті науковці з Інституту енергетики Монаша у Мельбурні придумали новий метод, який передбачає додавання цукру. Таким чином їм вдалося позбутися недоліків зі стабільністю літій-сірчаних акумуляторів, які гальмували їхнє використання у широких масштабах.

Читайте також Чи зможуть роботи замінити лікарів: перспективи штучного інтелекту у традиційній медицині

Переваги літій-сірчаних батарей

Теоретично літій-сірчані акумулятори можуть зберігати до 5 разів більше енергії, ніж літій-іонні батареї тієї ж ваги. Однак існували певні проблеми довкола її стабільності:

  • Оскільки позитивний сірчаний електрод акумулятора розширюється і стискається під час зарядки, то він піддається значним навантаженням і швидко псується.
  • Натомість негативний літієвий електрод забруднюється сполуками сірки.

Як вирішили проблему зі швидким псуванням

Першу проблему вчені вирішили минулого року. Вони розробили спеціальний зв'язуючий агент, який створює додатковий простір навколо частинок сірки, надаючи їм більше місця для безпечного розширення під час зарядки. Результатом цього стала літій-сірчана батарея великої ємності, здатна витримати понад 200 циклів.

Добавка на основі цукру

Тепер вчені, здається, вирішили й проблему із негативним літієвим електродом, який фактично задихається від сірки. Цей прорив є результатом дослідження 1988 року, яке показало, як деякі речовини на основі цукру можуть запобігти деградації геологічних відкладень, сприяючи міцним зв'язкам між сульфідами.

Команда внесла у структуру електрода добавку на основі цукру, схожу на павутину, яка діє як сполучна речовина та утворює павутинні мікроструктури, що допомагають регулювати поведінку сірки. Експериментальні прототипи, які містять цукрову добавку, продемонстрували більший термін служби (щонайменше 1000 циклів заряджання-розряджання), і при цьому вони зберігали набагато більшу ємність, ніж еквівалентні літій-іонні батареї.

Отже, кожен заряд триває довше, що продовжує термін служби акумулятора. А для виробництва батарей не потрібні екзотичні, токсичні та дорогі матеріали,
– резюмували дослідники.

Але перш ніж літієво-сірчані акумулятори запрацюють у смартфонах та електромобілях, науковці повинні виправити ще деякі недоліки. Зокрема, кажуть вони, все ще існує потреба в подальших інноваціях щодо захисту металевого літієвого анода.


Команда, яка працювала над удосконаленням літій-сірчаних батарей / Фото Університету Монаша