Среда, 3 марта 2021 года
ГЛАВНОЕ » Наука » Новый полимер поднимает планку для литий-серных батарей

Новый полимер поднимает планку для литий-серных батарей

Команда исследователей, возглавляемая учеными Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли разработали новый компонент для литий-серных аккумуляторов, позволяющий почти вдвое повысить их мощность и сохранить улучшение даже после 100 циклов зарядки.

Проект представлен в Nature Communications.

Литий-серные аккумуляторы – перспективные кандидаты на замену литий-ионых батарей в электромобилях. Они дешевле, легче и могут хранить почти в 2 раза больше энергии при том же весе. Но со временем батареи становятся нестабильными, а их электроды разрушаются. Исследование лаборатории Министерства Энергетики США может решить эту проблему.

Специалисты разработали новое полимерное связующее вещество, активно регулирующее ключевые процессы транспорта ионов в устройстве. Исследователи также показали, как материал работает на молекулярном уровне.

«Структура действует как стена, — объяснил Бретт Хелмс, научный сотрудник лаборатории Лоуренса и ответственный автор работы. – Сера загружается в поры углеродного носителя, которые затем закрываются полимером. Он мешает отрицательно заряженным составляющим вещества высвобождаться в процессе химических реакций. Аккумулятор имеет большой потенциал во внедрении нового поколения электромобилей».

При хранении и выделении энергии литий-серными аккумуляторами, химическая реакция вырабатывает мобильные молекулы серы, отделяющиеся от электрода, что приводит к его разрушению и снижению мощности устройства. Для повышения стабильности батареи, специалисты традиционно применяют защитное покрытие. Существующие вяжущие полимеры действует как клей, удерживающий вместе компоненты аккумулятора. Материалы контролируют или смягчает разбухание  и растрескивание электродов.

Новый материал пошел на шаг дальше. Полимер удерживает серу близко к электроду, выборочно связывая ее молекулы и мешая их склонности к миграции. На следующем этапе исследователи построили имитационную модель для выяснения динамики структурных изменений при разных состояниях батареи. Собранные данные позволили почти вдвое увеличить ее емкость., подняв планку для характеристик новых литий-серных аккумуляторов.

0 комментариев