Современные дроны, от почтовых до поисково-спасательных, работают на литий-ионных аккумуляторах. Их практическая энергетическая плотность редко превышает 300 Вт·ч/кг. Этого хватает только на короткие вылеты. Теоретический предел этой технологии уже близок, пишет China Daily, и ученые обращаются к батареям, созданным по другим электрохимическим принципам. Например, к литий-серным.

У литий-серных батарей чрезвычайно высокая теоретическая плотность энергии — в несколько раз выше, чем у литий-ионных. Кроме того, сера дешевое и доступное сырье. Но на практике такие аккумуляторы страдают от серьезного недостатка: при заряде-разряде сера образует растворимые промежуточные соединения, которые замедляют реакции и расходуют энергию впустую.

Команда ученых из Университета Цинхуа ввела в электролит специальную молекулу — премедиатор. В состоянии покоя она химически инертна. Но как только батарея начинает работать, и запускается электрохимическая реакция, она активируется. Ее задача — захватывать промежуточные соединения и удерживать их на месте, а заодно формировать быстрые линии переноса электронов и ионов.

В лабораторных испытаниях прототип выдержал 800 циклов заряд-разряда, сохранив почти 82% исходной емкости. Но главное — исследователям удалось собрать практический плоский аккумулятор в мешочке с энергетической плотностью 549 Вт·ч/кг. Это почти вдвое больше, чем у стандартных батарей для дронов (250–300 Вт·ч/кг).

Для беспилотников эти числа означают реальное удвоение дальности полета, возможности взять более тяжелую полезную нагрузку или оставаться в воздухе вдвое дольше.

По словам авторов, новый подход не ограничивается литий-серными батареями. Подобные премедиаторы могут найти применение в проточных батареях, литий-металлических системах и даже в процессах восстановления отслуживших аккумуляторов.

Прошлой осенью исследователи из Германии разработали твердотельную литий-серную батарею с рекордной плотностью энергии более 600 Вт·ч/кг — вдвое выше, чем у литий-ионных элементов.