Китайские учёные создали прототип литий-серной батареи, которая может работать даже в сложенном или разрезанном состоянии. Покрыв катод полиакриловой кислотой, им удалось сохранить заряд в ячейке.
Читайте: Электролиты нового поколения – прорыв в литий-ионных аккумуляторах
Что такое литий-серные аккумуляторы
Литий-серные (Li-S) аккумуляторы – это тип элементов, в которых литий используется в качестве анода, а сера — в качестве катода.
Они являются многообещающей альтернативой традиционным литий-ионным батареям благодаря потенциально более высокой энергоёмкости и более низким производственным затратам. Однако эта технология несёт некоторые риски: повреждение конструкции таких батарей может стать причиной пожара.
Учёные из Китайского университета электронных наук и технологий в Чэнду создали инновационную литий-серную (Li-S) батарею, способную работать в экстремальных условиях: даже после механических повреждений. Результаты, опубликованные в журнале ACS Energy Letters, могут произвести революцию во всём секторе хранения энергии.
Профессор Липин Ван из Китайского университета электронных наук и технологий говорит:
«Основными проблемами, препятствующими широкому внедрению Li-S аккумуляторов, являются их короткий срок службы, низкая эффективность и проблемы безопасности, возникающие из-за использования металлического лития в качестве анода».
Литий-серная батарея – будущее хранения энергии
Ранее учёные предлагали использовать электролит на основе карбоната, который может разделять электроды из сульфида железа и металлического лития, чтобы сделать литий-серные батареи стабильными при высоких температурах.
Однако сульфид с катода всё равно растворяется в электролите. Он создаёт отложения, которые невозможно разрушить, что снижает ёмкость клетки.
Исследовательская группа под руководством проф. Липинга предложил добавить ещё один слой между катодом и электролитом, чтобы минимизировать растворение серы, не влияя при этом на способность элемента перезаряжаться.
Оказалось, что полиакриловая кислота (PAA) идеально подходит для этой цели, поскольку сохраняет ёмкость даже после 300 циклов зарядки и разрядки. Поэтому были созданы прототипы батарей с железосульфидным катодом, покрытым PAA, карбонатным электролитом и графитовым анодом.
Оказалось, что после более чем 100 циклов зарядки и разрядки не произошло поломки оболочки элемента, который работал в сложенном пополам, и даже в разрезанном виде. В других батареях это невозможно, поскольку механическое повреждение приводит к внезапному повышению температуры и может привести к взрыву/возгоранию.
Профессор Липин Ван добавляет:
«Аккумулятор продолжает функционировать после разрезания благодаря своей уникальной конструкции, в которой проводящая сеть остаётся неповреждённой даже после физического повреждения. Вероятно, это связано с прочной и гибкой системой или конструкцией связей, позволяющей ионам и электронам течь, несмотря на механическое разрушение. Схема остаётся работоспособной, поскольку проводящие пути не полностью разрываются пересечением».
В свою очередь, после 300 циклов зарядки и разрядки оказалось, что в батарейке-таблетке осталось 72% от первоначальной ёмкости. Это по-прежнему хороший результат, а разница в ёмкости между двумя описанными ячейками может быть следствием структурных различий и способа проведения электрохимических реакций.
Пакетные аккумуляторы обычно имеют лучшую механическую целостность и более низкое сопротивление, что могут объяснить результаты испытаний.
Хотите первыми узнавать о Hi-Tech – ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на Telegram
А также читайте самые свежие обзоры на нашем сайте – TehnObzor.RU