Представлен новый тип литиевых аккумуляторов с высокой удельной емкостью

Группа исследователей из Университета города Ватерлоо (Канада) разработала прототип литий-серной батареи, которая в три раза превосходит по емкости литий-ионные аналоги соответствующей массы.

Идея построения литий-серного аккумулятора, рассказывают авторы работы, была впервые высказана около двадцати лет назад, и реализовать ее пытались многие. Сера гораздо дешевле большинства других веществ, используемых в современных литиевых батареях; более того, она может обеспечить весьма высокую плотность энергии. «Основная сложность заключается в создании катода, — говорит профессор Линда Назар (Linda Nazar), возглавившая исследование. — Для того чтобы поддерживать обратимую электрохимическую реакцию при высоких значениях плотности тока, электрически активная сера должна находиться в тесном контакте с проводником — углеродом».

В своей работе канадские ученые использовали так называемый мезопористый углерод (материал с порами равномерного диаметра). Исследователи создали устойчивую конфигурацию из углеродных «стержней» 6,5-нанометрового диаметра, разделенных полыми областями диаметром 3–4 нм; протянувшиеся в этих областях микроволокна углерода предотвращали разрушение структуры. Затем пустоты были заполнены расплавленной серой; после затвердевания она чуть уменьшалась в объеме и также образовывала микроволокна. Формирование структуры с огромными площадями поверхности электрически активного элемента было подтверждено с помощью сканирующего электронного микроскопа.

«Созданный нами композитный материал гарантирует получение около 80 процентов той теоретической емкости, которую может обеспечить сера», — утверждает г-жа Назар. В ходе испытаний новый аккумулятор достиг значения удельной емкости в 1 320 мА•ч/г. По мнению авторов, столь выдающиеся результаты должны оживить исследования в этой области, и в будущем следует ожидать появления различных композитных материалов подобной структуры, которые найдут свое применение во многих областях техники.

Линда Назар уже подала заявку на получение патента и в настоящее время рассматривает возможность коммерциализации разработки.