Літій-сірчані батареї можуть стати ефективнішими, дешевшими та довговічнішими: що зробили вчені

Група вчених з Аргоннської національної лабораторії (ANL) Міністерства енергетики США розробила нову конструкцію електроліту, яка може підвищити щільність енергії, знизити вартість і збільшити термін служби літій-сірчаних акумуляторів. Про це йдеться у пресрелізі на сайті ANL.

Літій-сірчані акумулятори вважаються однією з найперспективніших альтернатив літій-іонним. Однак ці батареї не позбавлені недоліків, включно з коротким терміном служби через небажану міграцію полісульфідних іонів, а також нерівномірний розподіл і виникнення хімічних реакцій усередині системи.

Щоб розв'язати цю проблему, дослідники розробили інноваційну добавку для електроліту, яка утворює плівку як на аноді, так і на катоді, пригнічуючи човниковий ефект, підвищуючи стабільність комірки і сприяючи створенню іонної транспортної "магістралі" по всьому електроду. Така конструкція також мінімізує розчинення сірки і підвищує однорідність реакції, даючи змогу використовувати добавки, які раніше вважалися несумісними.

"Добавка, звана добавкою кислоти Льюїса, являє собою сіль, яка реагує з полісульфідними сполуками, утворюючи плівку по всьому електроду. Головне — забезпечити незначну реакцію для формування плівки, а не безперервну реакцію, яка витрачає матеріал і знижує щільність енергії", — пояснив один з авторів дослідження Гуйліанг Сюй.

Щоб перевірити концепцію, вчені порівняли свій електроліт з добавкою до звичайного електроліту, що використовується в літій-сірчаних батареях. Дослідження показало, що нова конструкція ефективно пом'якшує відомі проблеми, а також покращує перенесення іонів. Це було підтверджено рентгенівськими методами.

"Ми вважаємо, що завдяки подальшій оптимізації та розробці сірчаних електродів акумулятори Li-S зможуть досягти вищою щільності енергії та кращої загальної продуктивності, що сприятиме їхньому комерційному впровадженню", — заявив Гуйліанг Сюй.

Нагадаємо, американський виробник акумуляторних батарей Microvast оголосив про важливу віху в розробці своєї технології True All-Solid-State Battery, яка може призвести до появи безпечніших і ефективніших твердотільних акумуляторів із більшою щільністю енергії.

Зі свого боку дослідники зі Швейцарської Федеральної лабораторії матеріалознавства, сертифікації та технологій (Empa) розробили грибковий акумулятор, який можна надрукувати на 3D-принтері.