Литий-серные аккумуляторы давно считаются лучшим способом хранения энергии, чем более распространенные литий-ионные: они делаются из дешевой и доступной серы и в 2-3 раза более емкие. Кроме того, литий-серные батареи могли бы занимать меньше места в мобильных телефонах и компьютерах, электрических автомобилях и самолетах. Но их основной недостаток — в коротком сроке службы. Сейчас они выдерживают от 50 до 100 циклов зарядки/разрядки, тогда как литий-ионные модели способны прослужить 1000 циклов.
Шри Нараян и Дерек Мой изобрели «мембрану смешанной проводимости», состоящую из слоя непористого материала, зажатого между двумя слоями пористых прокладок, пропитанных электролитом и помещенными между двумя электродами. В данном случае, ученые использовали литированный оксид кобальта, но могут быть и другие варианты, дающие лучший результат.
Мембрана служит барьером, сокращая движение растворенных полисульфидов между анодом и катодом. Этот процесс повышает число циклов работы литий-серной батареи, сохраняя высокий уровень разрядки и энергоемкость без потери мощности.
Испытания показали, что литий-серные батареи с мембраной смешанной проводимости дают 100-процентное сохранение емкости и четырехкратное увеличение срока эксплуатации аккумулятора по сравнению с батареями без мембраны, пишет EurekAlert.
Это изобретение снимает один из основных технических барьеров на пути к коммерциализации литий-серных батарей, говорит Нараян, старший автор работы. «Теперь мы можем сконцентрироваться на улучшении других элементов циклов разрядки/зарядки литий-серного аккумулятора, которые сокращают общий жизненный цикл батарей», — говорит ученый.
Создана солнечная чешуя, которой можно покрыть любые устройства
Новости
Для того чтобы сохранить заряд аккумулятора во время бездействия ученые Университета штата Огайо сконструировали тонкую пластиковую мембрану из проводящего полимера с поликарбонатным фильтром. Когда аккумулятор заряжается или разряжается, полимер раскрывает отверстия. Когда батарея не используется, они закрываются.