Мы не раз слышали истории о взрывоопасности батарей мобильных телефонов и лэптопов. Этому подвержены литий-ионные батареи, которые очень восприимчивы к перегреву. Ученые Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США разработали и провели испытания полностью твердотельной литий-серной аккумуляторной батареи, плотность энергии в которой примерно в четыре раза выше, чем у обычных литий-ионных батарей, используемых в современной потребительской электронике. Решен также вопрос стоимости и взрывоопасности.
«Наш подход полностью отличается от концепции двух электродов в жидком электролите, которая используется последние 150-200 лет. Переход от жидкого электролита к твердому устраняет проблему растворения серы, что позволяет нам сдержать обещание относительно литий-серных батарей», — говорит ведущий автор исследования Ченгду Лиан.
Высокая энергетическая плотность литий-серного аккумулятора означает более длительное удержание заряда по сравнению с литий-ионным аналогом. Более того, материал, используемый в литий-серном аккумуляторе, не настолько восприимчив к жаре, чтобы самостоятельно возгораться или взрываться.
На сегодняшний день литий-ионные батареи используются преимущественно в потребительской электронике, начиная смартфонами и заканчивая подключаемыми электромобилями и самолетами.
На протяжении многих лет ученые работали над устранением недостатков литий-ионных аккумуляторов, но только исследователям Окриджской национальной лаборатории удалось создать полностью твердую батарею с обогащенным серой катодом, литиевым анодом и материалом твердого электролита.
По словам авторов разработки, другой положительной стороной литий-серных аккумуляторов является стоимость. Сера является дешевым побочным продуктом, содержащимся в изобилии в природном газе.
«Добыча серы обходится недорого. Сера не только удерживает больше энергии, чем соединения переходных металлов, используемые в катодах литий-ионных аккумуляторов, серные батареи помогают повторно использовать побочный продукт», — говорит Лиан.
Литий-серные батареи все еще находятся на демонстрационной стадии, но в Окриджской национальной лаборатории не собираются сидеть сложа руки и планируют в обозримом будущем коммерциализировать технологию.
В прошлом месяце 18-летняя студентка представила изобретение, которое позволяет заряжать батарею смартфона за 20-30 секунд.
