Новая технология изготовления может ускорить внедрение Li-S батарей

В течение многих лет ученые пытались стабилизировать реакции внутри Li-S батарей. Новый подход, о котором сообщили исследователи из Инженерного колледжа Дрекселя, решает эту проблему.

Технологические компании уже давно знают, что эволюция их продуктов, будь то ноутбуки, мобильные телефоны или электромобили, зависит от постоянного улучшения батарей. Технология является перспективной до тех пор, пока ей это позволяет батарея, а литий-ионные батареи, считающиеся сейчас лучшими на рынке, почти достигли своего предела эффективности.

Литий-серные (Li-S) батареи будущего

Исследователи и технологическая индустрия видят в литий-серных (Li-S) батареях будущего преемника литий-ионных, поскольку они теоретически позволяют увеличить энергоёмкость портативных источников питания в 5-10 раз. Литий-серные технологии стали важным слагаемым рекорда, установленного британским электросамолетом с солнечными элементами в 2008 г. Zephyr-6 находился в воздухе более трёх суток, и именно литий-серные батареи обеспечивали его двигателям питание в ночное время.

Однако на пути коммерциализации этой перспективной технологии стоит существенное препятствие: батареи Li-S утрачивают свою превосходную ёмкость всего за несколько циклов перезарядки. Это происходит по причине быстрой потери электродом серы, скапливающейся в электролите в виде промежуточных продуктов, так называемых полисульфидов.

Многие годы учёные стараются стабилизировать реакцию, протекающую внутри литий-серной батареи, но в большинстве случаев предлагаемые меры ведут к усложнению производственного процесса или к увеличению содержания в устройстве дорогостоящих материалов.

В новой статье, которая вышла в журнале Applied Materials and Interfaces, исследователи Инженерного колледжа Дрексельского университета (штат Пенсильвания), предложили метод, не только удерживающий полисульфиды, но также уменьшающий общий вес батареи и сокращающий время её изготовления.

«Мы создали пористый материал из нановолокон моноксида титана в качестве базового катодного материала для литий-серных батарей», — сообщил главный автор работы, адъюнкт-профессор Вибха Кальра (Vibha Kalra).

Электрод с такой плетёной основой имеет высокую электропроводность и может привлекать и удерживать полисульфиды сильными химическими взаимодействиями, обеспечивая сохранение впечатляющих показателей литий-серных батарей на протяжении сотен циклов.

Авторы также продемонстрировали, что их решение позволяет отказаться от использования материалов-наполнителей (биндеров) и коллектора тока, уменьшая вес катода на 30–50%.

В лаборатории Кальры была разработана технология быстрого нанесения расплавленной серы основу из нановолокон при повышенном давлении и температуре 140 °C. Таким методом серный катод создаётся примерно за пять секунд, вместо половины дня по сегодняшним стандартам, и без применения токсичных химикатов.

Ученые продолжают работу над улучшением циклической устойчивости своих литий-серных катодов, снижением их себестоимости и уменьшением образования полисульфидов. опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet