Новая литий-серная батарея дешевле и надежнее литий-ионных

Новый тип литий-серного аккумулятора может стать более эффективным, безопасным и дешевым, чем современные литий-ионные батареи, считают исследователи Университета Пенсильвании. Прототип, изготовленный ими, выдерживает 1000 циклов заряда/разряда с хорошим сохранением емкости.

«Мы продемонстрировали этот метод на дисковом аккумуляторе, — говорит профессор Дунхай Ван. — Но, я думаю, батарею можно будет сделать достаточно мощной для сотовых телефонов, дронов и даже электромобилей». Литий-серные батареи могут стать новым поколением аккумуляторов, но они не лишены недостатков. Во-первых, у лития низкая эффективности в плане переноса заряда, а во-вторых, литиевые батареи подвержены появлению дендритов — древовидных кристаллических структур, которые могут привести к возгоранию.

В процессе создания своей батареи ученые применили эфирный электролит с полимерными примесями, содержащими серу, углеродный катод с серой и литиевый анод. Органическая сера в электролите формирует межфазный слой. В качестве межфазного слоя был использован гибкий электролит, осажденный органосульфидами и органополисульфидами с неорганическими солями лития. Органическая сера служит пластификатором в межфазном слое и улучшает его механическую гибкость и прочность. Межфазный слой позволяет литию осаждаться без появления дендритов. Эффективность такой батареи составляет 99% после 400 циклов заряда/разряда, пишет Futurity.

«Нам нужен был какой-то барьер на литии в литий-металлической батарее, иначе она реагирует со всем, чем можно, — говорит Ван. — Потенциально мы можем удвоить плотность энергии обычных батарей постоянного тока при помощи литий-серных батарей с гибридным ограносульфидным/органополисульфидным слоем».

Проблему снижения емкости литий-серных батарей решают ученые Лаборатории Беркли. Они выяснили, что каррагенан, производный продукт морских водорослей, ведет себя как стабилизатор, повышая циркуляцию и долговечность.