Дешевше, безпечніше, 1500 циклів: нова батарея замінить літій-іонні акумулятори

Німецькі вчені створили новий матеріал, що усуває проблему літій-сірчаних (Li-S) акумуляторів — швидку деградацію. З нею на ринок зможуть вийти батареї, які не тільки дешевші, екологічніші та довговічніші за літій-іонні.

Усе тому, що сірка — один із найдешевших і найпоширеніших елементів на планеті, здатних послужити основою для акумуляторів нового покоління, пише Interesting Engineering.

Літій-сірчані акумулятори давно вважаються багатообіцяючою альтернативою літій-іонним. Їхня теоретична щільність енергії набагато вища, а сірка, на відміну від кобальту і нікелю, доступна у величезних кількостях і коштує дешевше. Все ж один нюанс не давав змоги впроваджувати на практиці елементи Li-S: у процесі їхньої роботи утворюються побічні продукти — полісульфіди. Вони розчиняються в електроліті і мігрують між електродами, що призводить до швидкої втрати ємності і короткого терміну служби.

Матеріал-пастка все змінив

Дослідники Центру імені Гельмгольца в Берліні розробили рішення — пористий полімерний матеріал, відомий як ковалентна органічна структура (COF). Вчені впровадили в цю "губчасту" структуру спеціальні радикали — молекули з неспареними електронами на основі сіркоорганічної сполуки тетратіафульвалена (TTF).

Ці радикали діють як крихітні, але надзвичайно ефективні каталізатори. Коли полісульфіди намагаються витікати, пориста структура матеріалу вловлює їх, а радикали запускають хімічну реакцію, що перетворює шкідливі побічні продукти назад на корисну сірку. По суті, матеріал постійно "регенерує" батарею зсередини, не даючи їй деградувати.

Вражаючі результати

Випробування показали, що новий матеріал кардинально покращує продуктивність літій-сірчаних батарей. Акумулятор із ним витримав понад 1500 циклів заряджання-розряджання, втрачаючи лише 0,027% ємності за цикл. Це безпрецедентний рівень довговічності для подібних органічних каталізаторів, що значно перевершує типову межу в 1000 циклів для Li-S батарей. Цей крок здатний зробити дешеві, безпечні та надємні сірчані акумулятори комерційною реальністю.

Раніше Фокус писав про потужну батарею з алюмінію, яку можна згинати без пошкоджень. Індійські вчені створили акумулятори, які можна зігнути навпіл без ризику загоряння або вибуху. Передова технологія заснована на алюмінії — одному з найпоширеніших металів на Землі.