Американські фізики пропонують використовувати нову технологію для акумуляторів електрокарів та мобільних пристроїв.
Інженери із США несподівано для себе відкрили технологію, яка дозволить збільшити ємність комерційних акумуляторів. Результати своєї роботи вони описали у статті, опублікованій у журналі Nature Сommunications Chemistry.
Співробітники Університету Дрекселя (Філадельфія) шукали спосіб збільшити термін служби літій-сірчаних батарей, які називають "святим ґраалем" у сфері енергетичних елементів за велику ємність порівняно з літій-іонними. Проте "ґраалі" не бездоганні: через нестабільність структури такі батареї втрачають 78% обсягу при кожному циклі зарядки, тому їх поки що не можна випускати на комерційний ринок.
Учені намагалися змінити конструкцію позитивного електрода (катода), щоб виправити проблему, і в процесі побачили, що стан сірки переходить у мононкулідну гамма-фазу, завдяки чому суттєво уповільнюється (практично зупиняється) реакція, у результаті якої в карбонатному електроліті утворювалися полісульфіди. Примітно, що команді вперше вдалося досягти такого стану за кімнатної температури, адже зазвичай він виникав за температури понад +95 градусів за Цельсієм.
"У минулому столітті було проведено всього кілька досліджень, у ході яких була отримана моноклінна гамма-сірка, і вона була стабільною протягом не більше 20-30 хвилин. Але ми домоглися утворення моноклінної гамма-сірки в катоді, який піддавався тисячам циклів заряду-розряду без зниження продуктивності, і через рік наше дослідження показало, що хімічна фаза збереглася", — розповів один з авторів дослідження Рахул Пай.
Як стверджують інженери, після 4 тис. циклів заряду-розряду протягом року, що еквівалентно 10-ти рокам регулярного використання, сірчаний катод залишився стабільним і не зруйнувався. При цьому ємність літій-сірчаної батареї в 3 рази перевищила ємність літій-іонних аналогів, що зазнали 4 тис. циклів зарядки-розрядки.
Наразі вчені досліджують інноваційний процес для розробки технології для виробників акумуляторів. Очікується, що нові батареї покращать продуктивність мобільних пристроїв, електромобілів та роботів, а також вирішать екологічні проблеми, що виникають внаслідок використання літій-іонних моделей.
Раніше писали, що південнокорейські вчені знайшли спосіб збільшити густину літієвих батарей на 200%. У цьому їм допоміг новий матеріал у вигляді монокристалів марганцю та нікелю, який є катодом.
Писали також, що стартап із США випустив найпродуктивніші літій-іонні батареї із щільністю 50 Втч/кг та 1150 Втч/л. Вони замінили традиційні графітові ґрати на кремнієві нановолокна зі збільшеною провідністю.