Сахар помог увеличить емкость батареи в 5 раз

14 сентября 2021 года | Австралия

Учёные из Австралии представили новую конструкцию литий-серного аккумулятора. Для для решения проблем, связанных со стабильностью, в электролит учёные добавили сахар. Это позволило экспериментальным образцам работать более 1 000 циклов.

Учёные со всего мира борются за то, чтобы увеличить ёмкость 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 ёмкость 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. Учёные ранее разработали специальное связующее вещество, которое создаёт 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 ёмкости, способная выдерживать более 200 циклов заряда-разряда.

Теперь учёные 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 ёмкость около 700 мАч/г, которая сохранялась в течение 1000 циклов.

Всё ещё есть некоторые проблемы, которые нужно решить, прежде чем литий-серные батареи начнут внедрять в смартфоны и электромобили, но есть надежда, что, когда это произойдёт, 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.

— Источник цитирования