Графеновий інтерфейс подовжив ресурс літій-сірчаних акумуляторів

Дослідники з Університету Тохоку спільно з іншими науковцями представили інноваційну технологію, що може докорінно змінити майбутнє літій-сірчаних акумуляторів. Вчені розробили спеціальний проміжний шар, створений на основі графену та ковалентного органічного каркаса (COF), який вирішує одну з ключових проблем цих батарей — швидке зношування.

Переваги літій-сірчаних батарей та їхні обмеження

Літій-сірчані акумулятори розглядаються як перспективна альтернатива традиційним літій-іонним джерелам живлення. Вони мають суттєво вищу енергетичну щільність при меншій вазі, а використання дешевої та доступної сірки може знизити собівартість. Однак масове впровадження цієї технології гальмувала проблема, відома як ефект полісульфідного шатла. Під час роботи батареї розчинні сполуки літію та сірки переміщуються між електродами, що призводить до втрати активного матеріалу, зменшення ємності та скорочення терміну служби акумулятора.

Інноваційне рішення та результати випробувань

Науковці запропонували новий підхід — створення інтерфейсу з графену та COF. Цей шар ефективно утримує полісульфіди у визначеній зоні акумулятора, запобігаючи їх неконтрольованій міграції. Завдяки графену інтерфейс забезпечує високу електропровідність, що покращує загальну продуктивність батареї.

Випробування продемонстрували, що акумулятори з новою конструкцією здатні зберігати високу ємність навіть після понад 1000 циклів заряджання та розряджання — це один із найкращих показників для літій-сірчаних джерел живлення.

«Автори дослідження вважають, що запропоноване рішення може наблизити момент, коли літій-сірчані акумулятори почнуть масово використовуватися в електромобілях, портативній електроніці та системах накопичення енергії».

Поєднання високої енергетичної щільності, меншої ваги та значно збільшеного ресурсу робить цю технологію одним із найбільш перспективних напрямів розвитку сучасних акумуляторів для різноманітних сфер застосування.

Источник: kurazh.org