Литий-серные батареи могут стать эффективнее, дешевле и долговечнее: что сделали ученые

Группа ученых из Аргоннской национальной лаборатории (ANL) Министерства энергетики США разработала новую конструкцию электролита, которая может повысить плотность энергии, снизить стоимость и увеличить срок службы литий-серных аккумуляторов. Об этом говорится в пресс-релизе на сайте ANL.

Литий-серные аккумуляторы считаются одной из наиболее перспективных альтернатив литий-ионным. Однако эти батареи не лишены недостатков, включая короткий срок службы из-за нежелательной миграции полисульфидных ионов, а также неравномерное распределение и возникновение химических реакций внутри системы.

Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали инновационную добавку для электролита, которая образует пленку как на аноде, так и на катоде, подавляя челночный эффект, повышая стабильность ячейки и способствуя созданию ионной транспортной "магистрали" по всему электроду. Такая конструкция также минимизирует растворение серы и повышает однородность реакции, позволяя использовать добавки, которые ранее считались несовместимыми.

Важно Не просто заряжает аккумуляторы: создано "самое умное в мире" зарядное устройство (фото)

"Добавка, называемая добавкой кислоты Льюиса, представляет собой соль, которая реагирует с полисульфидными соединениями, образуя пленку по всему электроду. Главное — обеспечить незначительную реакцию для формирования пленки, а не непрерывную реакцию, которая расходует материал и снижает плотность энергии", — объяснил один из авторов исследования Гуйлианг Сюй.

Чтобы проверить концепцию, ученые сравнили свой электролит с добавкой к обычному электролиту, используемому в литий-серных батареях. Исследование показало, что новая конструкция эффективно смягчает известные проблемы, а также улучшает перенос ионов. Это было подтверждено рентгеновскими методами.

"Мы считаем, что благодаря дальнейшей оптимизации и разработке серных электродов аккумуляторы Li-S смогут достичь более высокой плотности энергии и лучшей общей производительности, что будет способствовать их коммерческому внедрению", — заявил Гуйлианг Сюй.

В свою очередь исследователи из Швейцарской Федеральной лаборатории материаловедения, сертификации и технологий (Empa) разработали грибковый аккумулятор, который можно напечатать на 3D-принтере.