Logo
Cover

Литий-ионные аккумуляторы — основа современной электроники, но существуют и альтернативные технологии сохранения энергии, которые в потенциале могли бы оказаться эффективнее. Например, литий-серные батареи, которые обладают высокой теоретической емкостью, но быстро разрушаются. Ученые из США нашли решение этой проблемы.

Батареи, в основе которых лежит взаимодействие лития и серы, способны накапливать в пять раз больше энергии, чем привычные литий-ионные. Теоретически, смартфоны или электромобили с литий-серными аккумуляторами могли бы обходиться без зарядки намного дольше, чем сейчас. Однако попытки реального применения литий-серных батарей наталкиваются на проблему быстрого распада материалов, что существенно сокращает срок службы элемента питания.

Причина быстрого разрушения — в острых кристаллических отростках, или дендритах, которые образуются на аноде из металлического лития. Они, в свою очередь, ухудшают работу электролита, который переносит заряд между электродами, что может привести к короткому замыканию или даже воспламенению аккумулятора, пишет New Atlas.

Специалисты из Техасского университета в Остине разработали литий-серные батареи с защитным слоем из редкого полуметалла теллурия, который чаще всего используется при производстве солнечных элементов. Если нанести его на анод из лития, то он замедлит формирование дендритов, следовательно, увеличит срок службы аккумулятора.

Испытания опытного образца в лаборатории показали, что новая батарея работает в четыре раза дольше, чем обычная литий-серная. Вдобавок, пишут ученые, производство таких аккумуляторов не потребует дорогостоящего или сложного переоборудования фабричных линий.

«Сера распространенный и безопасный для природы материал, ее можно добывать в США без проблем, — сказал Арумугам Мантирам, руководитель исследовательской группы. — Но с инженерной точки зрения у нее есть сложности. Мы сократили их, увеличив предельное количество циклов этих батарей».

Недавно китайские ученые сообщили о разработке мезопористых углеродных сфер, которые улучшают производительность литий-серных батарей. С помощью этого материала они смогли повысить их каталитическую активность и стабильность.