Графеновая губка открыла новый потенциал литий-серных батарей

Москва, 26.02.2021, 01:02:59, редакция ПРОНЕДРА.РУ, автор Евгения Комарова.

Исследователи из Технологического университета Чалмерса, Швеция, совершили многообещающий прорыв в сфере литий-серных аккумуляторов, соединив католит с графеновой губкой.

Тоеретически, энергоемкость литий-серных батарей в 5 раз превышает показатели литий-ионных аналогов. Инновация исследователей заключается в губковидном аэрогеле из восстановленного оксида графена, сообщает eurekalert.org. Материал действует как самостоятельный электрод, позволяющий эффективнее использовать серу.

Результаты исследования представлены в Journal of Power Sources.

Обычная батарея состоит из 4 частей. Во-первых, два поддерживающих электрода, покрытых активными веществами. Между ними находится электролит (обычно – жидкий). Четвертый компонент – сепаратор, выступающий в роли физического барьера. Он предотвращает контакт электродов, не мешая транспорту ионов.

В прошлых опытах ученые соединяли катод с электролитом, получая жидкий католит. Концепция помогает уменьшить вес батареи и ускорить зарядку. Добавление графеновой губки в плоский круглый аккумулятор доказало ее работоспособность.

«Вы берете цилиндр аэрогеля и режете, как колбасу. Кусочек сжимается до размеров батареи, — объяснил Кармен Кавалло, руководивший проектом. – Затем в устройство добавляется богатый серой раствор, католит. Пористый аэрогель всасывает его, как губка».

Часть католита направлялась на сепаратор, чтобы добиться максимального содержания серы в аккумуляторе.



Теоретический максимум энергоемкости литий-ионных устройств – около 350 Вт*ч/кг. У серных систем параметр достигает 1000-1500 Вт*ч/кг. Их практическому применению мешает короткий срок службы. Прототип исследователей сохранил 85% мощности после 350 циклов. Новый дизайн решает 2 основные проблемы: потерю серя из-за растворения в электролите и «эффект челнока», когда ее молекулы мигрируют с катода на анод.

Исследователи признают, что технологии предстоит долгий путь на рынок.

«Производство батарей отличается от литий-ионных. Нужны новые процессы, чтобы сделать систему рентабельной», — сказал профессор Александар Матич.

Комментарии

Ваше мнение

  • Слабые блоки помогли укрепить «бумагу» из оксида графена

    15.08.2019 / 17:16

    Исследователи из Северо-западного университета показали, что для получения более прочной «бумаги» из оксида графена (GO) нужно смешать твердые (крепкие) хлопья с пористыми (слабыми).

    Открытие поможет повысить качество материалов из GO и пролить свет на основную проблему материаловедов – как ...

  • Разработан многофункциональный графеновый полупроводник

    29.07.2019 / 3:30

    Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли разработали тонкое графеновое устройство, переключающееся из состояния полупроводника в изолятор и обратно без потери энергии.

    Изменения происходят за счет нажатия переключателя, сообщает eurekalert.org. Выводы исследования опубликованы ...

  • Ученые пробурили белый графен для создания искусственных атомов

    19.04.2019 / 9:45

    Исследователи из Университета Орегона проделали сфокусированным галлием ионным лучом отверстия в двумерном листе шестигранного нитрида бора для создания искусственных атомов, генерирующих отдельные фотоны.

    Эти атомы, работающие на открытом воздухе и при комнатной температуре, могут стать ...