Ученые увеличили срок службы литий-серных аккумуляторов в 4 раза

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.

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.