Ученые из Стэнфордского университета сделали серьезный шаг по превращению экзотической технологии в изделие, доступное для массового использования. С помощью графена (двумерного углеродного кристалла) инженеры увеличили срок службы литий-серного аккумулятора (Li-S) в два раза.
Первые образцы литий-серных аккумуляторов появились в 2004 году. Инженеры американской компании Sion Power представили вторичный химический источник тока, где жидкий катод был отделен от электролита специальной мембраной. Конструкция аккумулятора была схожа с литий-ионным, однако в отличие от последнего, Li-S аккумулятор вместе с литиевым анодом использовал серосодержащий катод, благодаря которому увеличивалась удельная зарядная емкость батареи.
Энергетическая емкость уже первых моделей Li-S аккумуляторов достигала 300 ватт-часов на килограмм, теоретическая же емкость, по некоторым оценкам, может составлять 2600 Вт*ч на килограмм! Для сравнения, удельная емкость Li-ion батареи в среднем составляет 100-250 Вт*ч/кг. То есть по сути, литий-серные аккумуляторы равного веса могли бы увеличить запас автономного хода современных электромобилей в 2-3 раза.
Однако такие батареи имеют существенный недостаток — маленький срок службы (всего 50-60 циклов разряда/заряда). Формирующиеся в процессе разряда Li-S батареи полисульфиды частично растворяются в электролите. Это приводит к быстрой потере активный массы серы и падению энергоемкости аккумулятора. Команде исследователей из Стэнфорда удалось стабилизировать литий-серные аккумуляторы на уровне 100 циклов разряда/заряда, при небольшом падении емкости. Правда, предложенный учеными способ (добавление полиэтиленгликоля, микрочастиц сажи и полуокисленного графена) привел к большому разбросу в параметрах катодов. После 100 циклов лучшие из них продемонстрировали 10% потери емкости, худшие – 25%.
Тем не менее, это большой шаг вперед на пути к сверхъёмкому источнику тока. Ведь ранее литий-серные аккумуляторы и вовсе выходили из строя после 60 циклов разряда/заряда.
0
19 июля 2011