Учёные нашли способ значительно ускорить зарядку и продлить срок службы литий-серных аккумуляторов.

Две независимые исследовательские группы достигли прорыва в разработке этих батарей. Одна сосредоточилась на усовершенствовании катодного материала, другая – на создании инновационного твёрдого электролита, что позволило добиться впечатляющих результатов.

Первая работа, проведённая под руководством профессора Чон Сун Ю (Jong-sung Yu) из Корейского института науки и технологий DGIST, была направлена на создание азот-допированного пористого углеродного материала. Этот компонент, полученный методом термического восстановления магнием, улучшил скорость зарядки аккумулятора. В результате испытаний батарея достигла ёмкости 705 мА·ч/г всего за 12 минут.

Уникальная углеродная структура, сформированная при высокотемпературной реакции магния с азотом, позволила увеличить содержание серы и улучшить контакт с электролитом. Это привело к 1,6-кратному увеличению ёмкости при быстрой зарядке по сравнению с традиционными аккумуляторами. Кроме того, азотное допирование эффективно снижало миграцию полисульфидов лития, обеспечивая сохранение 82 % первоначальной ёмкости даже после 1000 циклов зарядки-разрядки.

Вторая группа учёных из Китая и Германии сосредоточилась на разработке твёрдого электролита, решающего проблему медленной химической реакции между ионами лития и элементарной серой. Этот стекловидный материал, состоящий из бора, серы, лития, фосфора и йода, значительно повысил эффективность аккумулятора. Ключевую роль сыграло добавление йода, ускоряющего электронный обмен в электроде.

Результаты оказались впечатляющими: аккумулятор, заряжающийся чуть больше минуты, сохранил 50 % своей ёмкости, в то время как традиционные батареи теряли её гораздо быстрее. При средней скорости зарядки батарея сохраняла более 80 % первоначальной ёмкости даже после 25 000 циклов, что существенно превосходит показатели литий-ионных аккумуляторов, теряющих ёмкость уже после 1000 циклов.

Оба исследования значительно приближают коммерческое использование литий-серных аккумуляторов. Китайско-немецкое исследование подтвердило потенциал твёрдых электролитов в повышении долговечности и скорости зарядки, а работа команды DGIST продемонстрировала перспективность новых катодных материалов для сценариев быстрой зарядки.

Информация: techspot.com