Литиево-серните батерии побеждават деградацията: 80% капацитет след 25 000 цикъла

Изследователи използват стъклообразна смес, за да подобрят живота на батерията.

Китайски и германски учени съобщиха за значителен пробив в разработването на литиево-серни батерии. Новият подход, представен в списание Nature, демонстрира подобрена стабилност и ефективност на тези батерии чрез използването на твърд електролит.

От десетилетия литият е ключов материал за батериите. Въпреки това, серните съединения са изправени пред редица ограничения, въпреки по-високия капацитет за съхранение на литий в сравнение със силиция. Те включват ниска проводимост, разширяване на материала при натрупването на лития и образуване на разтворими междинни продукти, които намаляват ефективността и дълготрайността на батериите.

Изследователите са се фокусирали върху отстраняването на тези проблеми. Те са използвали твърд електролит, който благодарение на порестата си атомна структура провежда ефективно йоните, като същевременно ограничава движението на съдържащите сяра съединения. Този подход значително подобрява ефективността на зареждане и забавя процеса на саморазреждане.

Пробивът стана възможен благодарение на създаването на стъкловидна смес от бор, сяра, литий, фосфор и йод. Последният елемент, както отбелязват учените, ускорява преноса на електрони и увеличава скоростта на реакциите върху електродите.

Резултатите от тестовете са впечатляващи: дори при високоскоростно зареждане (50°C, пълен заряд за минута) батериите запазват половината от капацитета си. Нещо повече, след 25 000 цикъла на зареждане и разреждане батериите запазват повече от 80% от първоначалния си капацитет, което далеч надминава показателите на конвенционалните литиево-йонни батерии, които се износват след около 1000 цикъла.

Въпреки тези постижения остават открити въпросите относно енергийната плътност. Експерименталните изчисления отчитат само теглото на сярата, което оставя неяснота относно общата маса и обем на батериите. Това ограничава приложението им в компактни устройства като смартфони и електромобили. За стационарните системи за съхранение на енергия обаче тези батерии биха могли да бъдат революционно решение поради високата си издръжливост и бързо зареждане.

Ако може да се осъществи масово производство, литиево-серните батерии могат значително да променят подхода към енергоемките и надеждни системи за съхранение на енергия.