Новости химической науки > Долгоживущие сульфид-литиевые источники питания

Американские и китайские исследователи выяснили, какой полимер заставляет сульфид-литиевые источники питания служить дольше.

Среди источников питания, применяющихся сегодня, литий-ионные производят больше энергии на единицу массы в сравнении с большинством других батарей и аккумуляторов. Однако для электромобилей требуются еще более энергоемкие аккумуляторы с более длительными интервалами между зарядками.

Сульфид-литиевые источники питания могут дать намного больше энергии, чем существующие сегодня литий-ионные, но их срок службы ограничен короткой жизнью источника питания. Это происходит из-за неравномерного распространения лития в жидкой массе электрода источника питания, а также из-за того, что растворимые полисульфиды расходуются из-за растворения в электролите.

Рисунок из Chem. Sci., 2013, DOI: 10.1039/c3sc51476e

Компьютерное моделирование в сочетании с лабораторными испытаниями, привело И Цуй (Yi Cui) из Стэнфордского университета вместе с его коллегами к следующему открытию –поливинилпирролидон (PVP) может использоваться, чтобы удержать в батарее сульфид лития и полисульфиды во время циклов зарядка/разрядка.

Полимер PVP позволяет ионам лития более равномерно распространяться в катоде, предотвращая образование больших частиц и минимизируя потерю полисульфидов. Результатом этого является аккумулятор с намного более длительным сроком эксплуатации – даже после 500 рабочих циклов зарядка/разрядка понижение работоспособности аккумулятора было незначительным.

По мнению Цуя, применение этих материалов для создания аккумулятора электромобиля позволило бы производить очень большое количество энергии вдобавок к продолжительному сроку службы источника питания. По оценкам Цуя, в будущем машины, использующие эти батареи, смогут пробегать на одной «заправке-зарядке» аккумулятора расстояние в 200-300 миль, что приблизительно соответствует расстоянию между Лондоном и Парижем. Новый материал также мог бы улучшить способ хранения солнечной энергии и энергии ветра в форме электрической энергии. Поскольку сера является дешевым и легкодоступным материалом, ее применение может понизить стоимость источников питания.

Арумугам Мантирам (Arumugam Manthiram), директор Техасского Института Материаловедения в США и эксперт по дешевым материалам для технологии выработки экологически чистой энергии, отмечает, что новое открытие является значительным достижением. Работа, проведенная исследователями из группы Цуя, указывает направление для развития усовершенствованных сульфид-литиевых катодов в практических целях.

Планы Цуя по дальнейшей модификации разработки уже осуществляются, но в то же время исследователь осознает, что на это потребуется время. При хорошем стечении обстоятельств серийный выпуск модели новой батареи может быть налажен уже в течение ближайшего десятилетия.

Источник: Chem. Sci., 2013, DOI: 10.1039/c3sc51476e

метки статьи: #неорганическая химия, #химическая технология, #химия полимеров, #электрохимия