Секрет более дешевых и лучших литий-серных батарей — Щепотка сахара

Революционный прорыв в области аккумуляторных батарей может позволить электромобилям проехать 545 миль (878 км) от Сиднея до Мельбурна без подзарядки. Скромный ингредиент, позволивший сделать открытие? Ложку сахара.

Согласно пресс-релизу университета, просто добавив «секретное» вещество, команда исследователей из Университета Монаша создала более легкого и надежного конкурента, который служит дольше литий-ионным батареям.

Сегодня в наших электромобилях и мобильных телефонах в основном используются литий-ионные аккумуляторы, которые производятся из токсичных и экзотических материалов, таких как кобальт, никель и марганец, которые становятся все более дефицитными во всем мире. С другой стороны, в литий-серных батареях используются более дешевые и доступные материалы, при этом они содержат в два-пять раз больше энергии на килограмм, чем литий-ионные. Однако они быстро разлагаются по мере перезарядки из-за того, что положительный серный электрод страдает от значительного расширения и сжатия, ослабляя его и делая недоступным для лития.

Это новое исследование проливает свет на возможное решение этой проблемы. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications, команда Университета Монаша обнаружила способ изготовления литий-серных батарей, которые можно перезаряжать 1000 раз, и они говорят, что производство батарей значительно дешевле, чем их литий-ионные эквиваленты.

Команда Monash в прошлом году продемонстрировала, что они могут открыть структуру серного электрода, чтобы учесть расширение и сделать его более доступным для лития. В своих последних исследованиях они смогли стабилизировать серу и предотвратить ее перемещение и покрытие литиевого электрода за счет включения сахара в сетчатую структуру электрода.

Исследователи создали прототипы тестовых элементов, которые продемонстрировали срок службы заряда-разряда не менее 1000 циклов при сохранении значительно большей емкости, чем у эквивалентных литий-ионных батарей.

Исследователи полагают, что они могут сконструировать прототип батареи, который может хранить в два-три раза больше энергии, чем литий-ионная батарея того же размера, и что эти батареи будут дешевле в производстве, чем литий-ионные батареи, поскольку они используют дешевую и обильную серу. .

«Менее чем за десять лет эта технология может привести к появлению транспортных средств, включая электрические автобусы и грузовики, которые могут путешествовать из Мельбурна в Сидней без подзарядки. Это также может способствовать инновациям в области доставки и сельскохозяйственных дронов, где легкий вес имеет первостепенное значение», — говорит ведущий автор, профессор Майнак Маджумдер. , от Департамента машиностроения и аэрокосмической техники и заместителя директора Энергетического института Монаша.

Исследователи заявляют, что, несмотря на то, что они преодолели множество препятствий, стоящих на пути создания долговечных литий-серных батарей, все еще существует потребность в дальнейших усовершенствованиях, позволяющих широко использовать эту многообещающую технологию.