Международная группа инженеров и материаловедов разработала литий-серную батарею, способную сохранять 80% своей ёмкости после 25 000 циклов зарядки.
Чтобы сделать аккумуляторы меньше и легче, инженеры постоянно ищут новые материалы. Такие усилия, как правило, сосредоточены на электродах, где литий удерживается другими материалами. Если найти более подходящий материал для удержания лития, можно получить более лёгкий и компактный аккумулятор.
Одним из наиболее перспективных материалов является сера благодаря своему качеству, распространённости и низкой стоимости. К сожалению, некоторые реакции серы с литием приводят к потере ионов, и, что ещё хуже, она имеет тенденцию расширяться, что приводит к деградации и сокращению срока службы аккумулятора.
В этом новом исследовании группа учёных из Китая нашла способ обойти такие проблемы и создала аккумулятор, который может работать дольше других аккумуляторов в течение тысяч циклов перезарядки.
В этом подходе для создания твёрдого электрода используется сера — её пористая атомная структура позволяет ионам диффундировать без участия посредников. Чтобы создать электрод, команда учёных приготовила стекловидную смесь из серы, бора, лития, фосфора и йода. Последний оказался ключевым элементом: он помог ускорить движение электронов в окислительно-восстановительных реакциях, что привело к ускорению реакций.
В результате получилась батарея, которую можно было быстро заряжать даже при высоких температурах. Но что ещё важнее, батарея сохраняла 80% заряда после 25 000 циклов зарядки/разрядки — заметное улучшение по сравнению с обычными литий-ионными батареями, которые, как правило, выходят из строя уже после 1000 циклов.
Исследователи предполагают, что для повышения плотности энергии и, возможно, для поиска других материалов, которые можно использовать в смеси для создания аккумулятора с небольшим весом, потребуется дополнительная работа.