Ученые из Института коллоидов и интерфейсов им. Макса Планка разработали новый материал из линалоола (основного компонента масла лаванды) и серы, который увеличивает срок службы натрий-серных батарей. Эти батареи подходят для хранения энергии из возобновляемых источников, таких как солнечные панели или ветряные турбины
Почему натрий-серные батареи?
Натрий-серные батареи — альтернатива литий-ионным, которые сегодня наиболее распространены. Однако литий и кобальт, используемые в современных батареях, дороги, их добыча наносит вред окружающей среде и часто сопровождается нарушением прав рабочих, эксплуатацией детского труда и конфликтами в регионах их добычи. Натрий и сера, напротив, гораздо дешевле и экологичнее.
Проблема в том, что натрий-серные батареи менее долговечны: их емкость снижается уже после нескольких циклов зарядки. Основная причина — так называемый «челночный эффект», когда соединения серы (полисульфиды) перемещаются между катодом и анодом, разрушая батарею.
Но ученые нашли способ защитить батарею от этой проблемы. Они создали наноматериал, заключив серу в углеродные клетки с использованием линалоола. Эти нанопоры — в 100 000 раз уже человеческого волоса — удерживают полисульфиды, не давая им разрушать батарею. При этом ионы натрия все равно могут проходить через поры, сохраняя функциональность устройства.
Результаты впечатляют: даже после 1500 циклов зарядки батарея сохраняет более 80% своей начальной емкости. К тому же, благодаря углеродным клеткам, сера становится полностью доступной для реакций, увеличивая плотность энергии батареи до 600 миллиампер-часов на грамм, делая их более мощными.
«Творчески взглянув на природу, мы можем найти решения многих технологических и энергетических проблем», — говорит Паоло Джусто, один из авторов работы.
Это открытие может стать важным шагом для перехода к чистой энергии, а также приблизить массовое производство таких батарей.
Биологи научились получать электричество из грибов
Ученые представили первую в мире алмазную батарейку со сроком работы 5700 лет