Махдохт Шайбани из Университета Монаш в Мельбурне, Австралия и ее коллеги разработали аккумулятор, емкость которого в пять раз выше, чем у литий-ионных аккумуляторов. Батарея сохраняет эффективность 99% в течение более 200 циклов, а версия размером со смартфон сможет поддерживать зарядку телефона в течение пяти дней.
На сегодняшний день проблема литий-серных батарей заключается в том, что емкость серного электрода настолько велика, что он распадается во время циклов зарядки и разрядки, а энергетическое преимущество быстро исчезнет, говорит Шайбани. «Электрод развалится, а затем аккумулятор быстро разрядится». Это происходит из-за того, что серный электрод расширяется и сжимается во время цикла с изменением объема примерно на 78%. Изменение объема также происходит в электродах в их литий-ионных батареях, которые питают электромобили и смартфоны, но примерно в восемь раз меньше.
Чтобы предотвратить распад электрода в литий-серной батарее, исследователи дали частицам серы больше пространства для расширения и сжатия. Обычно в литий-серные батареи добавляются материалы, которые связывают частицы внутри, поэтому батарея не растрескивается при расширении. Шайбани и ее команда использовали меньшее количество полимерного связующего материала в своем электрода и создали более разнесенные структуры между частицами серы.
Команда доктора Шайбани уверена, что их метод приведет к созданию более практичных версий литиево-серных батарей. Огромные возможности в сочетании с «низкой стоимостью, экологичностью, обилием доступных материалов и простотой обработки», похоже делают изменения неизбежными.