Ученые упростили производство литий-серных батарей

Москва, 14:02, 10 Окт 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Сингапурские ученые из NanoBio Lab агентства A*STAR разработали новый подход к производству следующего поколения литий-серных катодов. Он упрощает длительный и сложный процесс их изготовления.

Метод приближает выход на рынок литий-серных батарей и удовлетворить потребность промышленности в новых аккумуляторных материалах, сообщает phys.org. Выводы исследования опубликованы в Nano Energy.

Литий-ионные устройства считаются лидерами сектора. Но они имеют серьезные недостатки, вроде ограниченной емкости и наличия опасных компонентов. Новый метод производства катодов поможет увеличить популярность литий-серных аккумуляторов, превращая их в потенциальную замену ионных аналогов.

Теоретически, такие системы могут хранить в 10 раз больше энергии. Но пока ученым не удавалось сохранить емкость в процессе эксплуатации. Новый литий-серный катод демонстрирует отличную удельную мощность до 1 220 мА*ч/г. Для сравнения, показатель литий-ионного электрода составляет 140 мА*ч/г. Новый катод сохраняет мощность на протяжении более 200 циклов с минимальной потерей производительности.

Ключом к успеху стал двухэтапный процесс производства. До введения серы создается углеродный носитель – трехмерный пористый наноматериал. Это позволяет предотвратить распад каркаса при зарядке. Структура стандартных катодов меняется после первого цикла. Она становится плотнее, уменьшается площадь поверхности и размер пор. Катод NBL имеет на 46% большую удельную мощность. Производительность падает на 26% меньше, в сравнении со стандартными серными электродами. При увеличении концентрации элемента практическая поверхностная емкость достигала 4 мА*ч/кв. см.

«Мы показали, что методика производства сильно влияет на электрохимическую производительность литий-серных аккумуляторов, — сказала профессор Джеки Ю. Ин, руководитель команды. – Наш метод индустриально масштабируемый. Надеемся, он значительно повлияет на будущий дизайн литий-серных батарей».

Авторы оптимизируют не только катод, но и другие компоненты системы. Их цель – создать полноценную литий-серную батарею большой мощности, работающую дольше существующих ионных аналогов.