Более тысячи циклов. "Сахарные" батареи оказались в пять раз эффективнее литий-ионных

В Австралії фізики зібрали літій-сірчану батарею на основі цукру, яка за ємністю в п'ять разів перевершила літій-іонні аналоги. Про таке досягнення пише видання New Atlas.

Додавши цукор, вченим вдалося вирішити проблему зі стабільністю літій-сульфурних архітектур. В результаті експериментальний прототип акумулятора ємністю близько 700 мАг на грам витримав понад тисячу циклів зарядки-розрядки. Головна проблема полягала в тому, що позитивний сірчаний електрод розширюється і стискається під час зарядки, а тому піддається великим навантаженням і сильно зношується. У той же час, сірка забруднює анод, утворюючи на ньому нарости з напів сульфідів, які нагадують мох.

У минулому році команда фізиків із Університету Монаша в Мельбурні розробила спеціальний сполучний агент, який створює додатковий простір навколо частинок сірки і дає їм більше місця для безпечного розширення під час зарядки. В результаті у них вийшла літій-сірчана батарея великої місткості, здатна витримати більше 200 циклів. Після цього вчені почали шукати спосіб захисту літієвого електрода від частинок сірки і наткнулися на дослідження від 1988 року, яке показало, що речовини на основі цукру запобігають розкладанню геологічних структур і зміцнюють зв'язки між сульфідами.

Згодом їм вдалося застосувати це відкриття до літій-сірчаних акумуляторів. Дослідники додали в сітчасту структуру електрода речовину на основі цукру, яка утворює сітчасті мікроструктури, що регулюють поведінку сірчаних частинок.

"Таким чином, кожна зарядка триває довше, що продовжує термін служби батареї. І для виробництва батарей не потрібні екзотичні, токсичні й дорогі матеріали", — заявив перший автор і аспірант Інгі Хуан.

У літій-сірчаних акумуляторів ще є низка недоліків, які потрібно усунути перед масовим використанням, проте перспективи у цієї технології дуже обнадійливі. Дослідники стверджують, що їхня розробка може зберігати в два-п'ять разів більше енергії, ніж сьогоднішні літієві батареї, а нове відкриття наближає їх масове впровадження в повсякденне життя.

"Не дивлячись на те, що багато проблем на катодній стороні батареї були вирішені нашою командою, все ще існує потреба в подальших інноваціях у захисті металевого літієвого анода, щоб забезпечити широкомасштабне впровадження цієї багатообіцяючої технології — нововведень, які можуть бути прямо за рогом", — зізнався доктор Махдохт Шайбані.

Раніше інша група вчених представила акумуляторну батарею з хлору, яка працює в шість разів краще за літій. Технологія заснована на зворотно-поступальному хімічному перетворенні хлориду натрію або хлориду літію на хлор.