Записаться

Осин Алексей

Директор автоцентра

16.02.2022

Случайное открытие может перевернуть аккумуляторное производство

В ходе экспериментов с электродами для литий-серной батареи ученые неожиданно получили стабильную форму кристаллической серы, необходимой для создания аккумулятора, емкость которого будет в 3 раза больше, чем у литий-ионных.

Более емкие батареи нужны сегодня во всех отраслях производства, но больше других в них нуждается автомобильная промышленность — в связи с грядущим и неизбежным энергопереходом. Поэтому изыскания в этом направлении ведутся учеными в разных странах мира. Одним из наиболее перспективных типов батарей в настоящее время считают литий-серный. Такие источники питания теоретически способны сохранять до трех раз больше энергии, но до сих пор разработчикам не удавалось сделать их более-менее долговечными: с каждым циклом заряд/разряд катод батареи разрушается, и она теряет более 70% своей емкости.

В Дрексельском университете (штат Филадельфия, США) уже давно идут эксперименты по созданию стабильного серосодержащего катода. В процессе работы ученые случайно синтезировали устойчивую форму гамма-серы, моноклинную. Обычно она существует не более получаса и, когда ее температура падает ниже 95 °C, быстро трансформируется в другую форму, которую уже нельзя использовать при создании катодов.

Участники проекта утверждают, что за сто лет всего несколько раз ученым удавалось получить такую форму гамма-серы, и каждый раз ее стабильности хватало лишь на 20–30 минут. Но год назад она была создана в катоде, который в составе экспериментального аккумулятора выдержал 4 000 зарядов и разрядов — и химическая фаза серы при этом не изменилась.

Четыре тысячи циклов заряд/разряд в течение года соответствуют десяти годам практической эксплуатации. И после этого катод не деградировал и остался стабильным. А емкость ячейки, как и обещали теоретики, оказалась почти в четыре раза больше, чем у аналогичных литий-ионных.

Теперь ученые исследуют механизм процесса для дальнейшего совершенствования новой технологии и внедрения ее в производство. Отчет об эксперименте опубликован в журнале Nature Communications.

16.02.2022

1634