Прорыв в энергетике: разработана революционная литий-серная батарея с рекордной долговечностью

Новая эра аккумуляторов: литий-серная батарея превосходит коммерческие аналоги

Литий-ионные батареи, которые десятилетиями доминируют в индустрии, подошли к своему пределу. Но ученые из Китая совершили прорыв: их новая литий-серная батарея демонстрирует невероятную емкость, стабильность и безопасность. Даже после 300 циклов зарядки она сохраняет 601,54 мАч/г с минимальной деградацией — это намного лучше, чем у существующих аккумуляторов!

В чем секрет инновации?

Основные проблемы литий-серных батарей — низкая проводимость, быстрый износ и потеря серы, что ограничивает их эффективность. Однако китайские исследователи из Шанхайского университета Цзяотун нашли способ устранить эти недостатки, используя металл-органические координационные полимеры (МОКП). Их метод позволил создать иерархическую пористую структуру из диоксида титана и нанопористого углерода, что значительно улучшило:

• Проводимость
• Стабильность работы
• Удержание серы

Как создавалась новая батарея?

Процесс разработки включал несколько этапов:

1. Синтез предшественников из фталевой кислоты и тетрабутилтитаната.
2. Ультразвуковую обработку и интенсивное перемешивание для оптимального формирования структуры.
3. Термическую обработку при 155°C в течение 20 часов.
4. Карбонизацию при 500°C в азотной среде для повышения стабильности.
5. Соединение полученного материала с сублимированной серой при 160°C.

Рекордные показатели

Испытания подтвердили уникальные характеристики батареи:

• Начальная емкость — 1327,35 мАч/г при 0,5С (заряд-разряд за 2 часа).
• Сохранение 601,54 мАч/г даже после 300 циклов.
• Средний спад емкости — всего 0,16% за цикл.
• Высокая скорость зарядки и стабильность при разных нагрузках (928 мАч/г при 1С и 743 мАч/г при 1,5С).

Кроме того, сканирующая электронная микроскопия и рентгеновская дифракция подтвердили идеальную дисперсию серы и прочные связи O-S и Ti-S, которые предотвращают саморазряд.

Что это значит для будущего?

Этот прорыв может привести к созданию аккумуляторов, которые:

✅ Будут работать дольше и эффективнее.
✅ Сделают электромобили более доступными за счет удешевления батарей.
✅ Существенно повысят емкость хранения энергии для возобновляемых источников.

Но не только литий-серные батареи привлекают внимание ученых. В США активно разрабатывают цинк-серные аккумуляторы, использующие пропиленгликольметиловый эфир и цинк-йодид. Они обладают высокой энергоемкостью, хорошей проводимостью и исключают проблему роста цинковых дендритов.

Кто победит в гонке технологий хранения энергии? Возможно, уже в ближайшие годы мы увидим массовый переход на эти инновационные аккумуляторы!