Новые батареи заставят смартфоны, дроны и авто работать дольше: что придумали ученые

Идикатор заряда батареи
Литий-серные аккумуляторы хранят больше энергии при том же весе | Фото: Getty Images

Ученые из США разработали новую конструкцию литий-серных аккумуляторов, которые заставят смартфонам, дронам и даже электромобилям дольше работать без подзарядки.

Они изобрели крошечный фильтр толщиной в один атом, который блокирует движение частиц серы внутри системы, что предотвращает выход из строя. Исследование опубликовали в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Литий-серные аккумуляторы легче и обладают большей емкостью в более легком корпусе по сравнению с традиционными литий-ионными, однако сера собирается в длинные цепочки, которые засоряют механизм, разряжая аккумулятор и сокращая срок его службы. Инженеры из Флоридского университета, Университета Пердью и Университета Вандербильта разработали высокоэффективный фильтр, который решает эту проблему на молекулярном уровне.

Відео дня

Фильтром выступает пленка графена с идеально подобранными отверстиями, которые разделяют литий и серные цепи. С фильтром аккумуляторы сохраняли практически полную емкость в течение более чем 150 циклов зарядки-разрядки, но без него быстро теряли производительность во время испытаний. Еще многое предстоит сделать, чтобы массово производить и использовать литий-серные батареи, но открытие такой технологии стало большим прогрессом.

"Это как микроскопический кофейный фильтр или вышибала в клубе. Крошечные ионы лития легко проскальзывают, но крупные цепочки серы блокируются", — рассказал доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Флоридского университета Пиран Кидамби.

Он добавил, что литий-ионные аккумуляторы долго совершенствовались и хорошо работают, но их способность хранить энергию ограничена весом. Литий-серные батареи могут быть гораздо легче и хранить больше электроэнергии.

Средний вес литий-ионного аккумулятора электромобиля составляет около 450 кг, а запас хода — от 320 до 400 км. При том же весе литий-серный аккумулятор позволит проехать гораздо дальше. Кроме того, с их помощью мобильные телефоны будут работать дольше без подзарядки, а более легкие аккумуляторы позволят дронам дольше находиться в воздухе.

"При переходе с автомобилей на грузовики, поезда или корабли вес аккумулятора растет экспоненциально, потому что для их перемещения требуется больше энергии", — объяснил Пиран Кидамби. "Это называется компаундированием веса. Аккумулятор начинает весить почти столько же, сколько груз, который он должен перевозить".

Ранее в США компания Titan Dynamics испытала дрон с литий-серным аккумулятором от Lyten. Благодаря ему время полета увеличилось почти в три раза.