Твердотельные аккумуляторы из серы
Ученые департамента энергетики Национальной лаборатории в Оак семь дней (Oak Ridge National Laboratory, ORNL), США создали и испытали всецело твердотельные литий-серные батареи, владеющие плотностью энергии в четыре раза большей, чем привычные литий-ионные аккумуляторная батареи. Один из главных материалов, что требуется для новых батарей – распространенная и недорогая сера.
Ведущий создатель изучения Ченгду Лян (Chengdu Liang) отметил в опубликованном изданием Angewandte Chemie International Edition отчете о работе коллектива: «Отечественный подход пребывал в полном трансформации применяемой в течение последних 150-200 лет концепции батареи из двух электродов, соединенных жидким электролитом».
Ученые озабочены реализацией потенциала литий-серных батарей в течении десятилетий. Но до сих пор они не могли создать версию, пригодную для коммерческого применения. Обстоятельство неудач была в особенностях жидкого электролита.
С одной стороны жидкость снабжала высокую проводимость батареи для ионов, легко растворяя полисульфидные соединения лития. Но иначе данный же самый процесс растворения приводил к быстрому выходу аккумуляторная батарей из строя.
Научный коллектив из ORNL сумел преодолеть преграды, в первый раз синтезировав класс материалов на базе серы, каковые выполняют ионы так же прекрасно, как и оксиды лития, используемые в катодах современных батарей. Новый материал использован в паре с твёрдым электролитом и литиевым анодом, кроме этого созданным в лаборатории.
«Замена жидкого электролита на жёсткий ликвидирует проблему растворения серы и позволяет производства долгожданных литий-серных батарей», — вычисляет Лян. «Созданная нами батарея имеет настоящий потенциал для понижения затрат, повышения плотности безопасности и увеличения энергии в сравнении с существующими литий-ионными разработками».
Новые аккумуляторная батареи демонстрируют удельную энергию 1200 мАч на грамм по окончании 300 зарядно-разрядных циклов при температуре 60о С, тогда как классические ответы способны обеспечить значение в пределах 140-170 мАч/г. Ввиду того, что литий-серные батареи трудятся на напряжении приблизительно в два раза меньшем, чем литий-ионные, это восьмикратное превышение удельного показателя в настоящей батарее дает выигрыш в плотности энергии в четыре раза.
Твердотельные аккумуляторные батареи кроме этого увеличивают безопасность за счет отсутствия в конструкции жидких и горючих элементов, талантливых вступать в реакцию с железным литием. Среди вторых преимуществ новой разработке – применение серы, обильного побочного продукта любого нефтехимического производства.
«Сера фактически бесплатна», — утверждает Лян. «Кроме того, что сера запасает намного больше энергии, чем соединения переходных металлов, применяемые в катодах литий-ионных аккумуляторная батарей, литий-серные устройства смогут оказать помощь переработать отходы в нужные разработки».
Не смотря на то, что новый аккумулятор все еще будет в состоянии демонстрационного примера, его коллеги и Лян сохраняют надежду стать свидетелями того, как их разработка скоро переместится из лаборатории в коммерческие приложения. На данный момент ученые подали патентную заявку на собственный изобретение.
По данным ORNL
