Литий-серная батарея заменит традиционные аккумуляторы

Литий-серная батарея заменит традиционные аккумуляторы

Популярным химическим элементом современных аккумуляторов считается литий-ион. Однако химический элемент следующего поколения литий-сера, по словам специалистов, обладает большим потенциалом. Достигается это благодаря тому, что литий-серная батарея способна хранить больше энергии, по сравнению с литий-ионными элементами. Теперь разработчики Австралии предлагают новую систему многообещающей архитектуры.

Новый химический элемент литий-сера в батареях

Новинка отличается в первую очередь добавлением сахара в структуру, чем устраняются проблемы нестабильности. К тому же, как показали экспериментальные ячейки, сахар способствует увеличению числа рабочих циклов до 1000 и более.

Высокий параметр ёмкости литий-серных батарей стал своего рода вознаграждением для учёных, долгое время решающих эту задачу. Экспериментально определено — положительный серный электрод аккумулятора расширяется и сжимается в процессе заряда. Этот компонент подвергается значительным нагрузкам, быстро изнашивается. Кроме того, отрицательный электрод загрязняется соединениями серы.

Прошлогодние исследования группы учёных университета Монаша (Мельбурн) привели к решению проблемы, но лишь наполовину. Был разработан специальный связующий агент, благодаря которому образуется дополнительное пространство вокруг частиц серы. То есть обеспечивается запас под расширение структуры в процессе заряда.

 

Литий-серная батарея большой ёмкости

Как результат, была спроектирована литий-сера батарея большой ёмкости, выдерживающая более 200 циклов заряд/разряд. Однако осталась другая половина проблемы, когда отрицательный литиевый электрод подвергается воздействию серы. Между тем, вещества на основе сахара способны предотвращать разложение в геологических отложениях, обеспечивая прочные связи между сульфидами.

Разработчикам оставалось лишь применить это к литий-серной батарее, предотвращая тем самым высвобождение цепочек серы (полисульфиды) от положительного электрода. Таковые имеют тенденцию перемещаться, образуя мшистые наросты на отрицательном электроде.

Команда разработчиков создала добавку на основе сахара, внедряемую в сетчатую структуру электрода. Добавка действует подобно связующему, и образует сетчатые микроструктуры. Таковые помогают регулировать поведение полисульфидов.

Экспериментальная ячейка при сахарном добавлении показала величину ёмкости 700 мА/ч на грамм. Этот параметр ёмкости оставался без изменений в течение 1000 рабочих циклов. Конечно, имеются и недостатки, требующие устранения, прежде чем литиево-серные батареи появятся внутри смартфонов и прочих систем. Если удастся избавиться от таковых, литий-ионные аккумуляторы канут в прошлое.


При помощи информации: Monash