Как увеличить продолжительность жизни серно-литиевых батарей?
Увеличение дальности хода электромобилей и улучшение накопительных возможностей энергосистем на возобновляемых источниках – вот лишь два примера полезного использования серно-литиевых аккумуляторов. Хотя они удерживают в четыре раза больше энергии на единицу массы по сравнениюс наиболее распространенными сейчас литиево-ионными батареями, «живут» они недопустимо мало. Но инженеры из Национальной лаборатории Тихоокеанского северо-запада (США) научились продлевать продолжительность жизни серно-литиевых батареек в четыре раза.
Главная проблема таких аккумуляторов заключается в химической реакции между двумя электродами: серосодержащий катод портит литиесодержащий анод. Дело в том, что сера со временем распадается на молекулы полисульфидов, проникающие в раствор электролитов. Так как жидкость эта функционирует в качестве «шоссе», по которому ионы перемещаются от одного электрода к другому, полисульфиды следуют за ними и постепенно оседают на поверхности анода. Пленка становится всё толще, и рано или поздно батарея перестает работать.
Американские ученые не стали изобретать новый метод свести к минимуму утечку полисульфидов, а придумали, как защитить анод от их разрушительного воздействия. Они построили вокруг него щит из графита (обычно этот материал используется в литиево-ионных анодах), который не пропускает беспокойные молекулы. Срок эксплуатации батареи сразу же вырос вчетверо.
«Сера всё равно продолжает растворяться, но это уже не имеет почти никакого значения. Испытания показали, что наш аккумулятор можно перезаряжать 400 раз, после чего ее емкость сокращается всего на 11%», - рассказал сотрудник лаборатории Цзюнь Лю (Jun Liu).
Исследование представлено в журнале Nature Communications.
По материалам Gizmag.
Артём Космарский nauka21vek.ru