Исследователи из Южной Кореи сделали важный прорыв в разработке литий-серных батарей, который может существенно повлиять на развитие электромобилей и других технологий чистой энергии.
Читайте также:
Летающая мобильная станция. Skydweller Aero и Nokia разрабатывают беспилотник, обеспечивающий 5G-связь Их новая стратегия сочетает макро- и микроуровневые инженерные решения, что позволяет создать пористые углеродные нановолокна со встроенными одноатомными катализаторами. Такой подход направлен на преодоление основных проблем литий-серных батарей, в частности эффекта «шаттла» полисульфидов, медленной кинетики окислительно-восстановительных реакций и быстрой потери емкости.
По словам профессора Син-Кин Пака с кафедры инженерии передовых материалов, литий-серные батареи имеют гораздо более высокую теоретическую емкость и энергетическую плотность по сравнению с традиционными батареями. Однако их практическое использование ограничено из-за химической нестабильности и потери активных веществ. Команда исследователей уже длительное время работает над решением этих проблем путем оптимизации структуры углеродных материалов и точной настройки катализаторов на атомном уровне.
В своей работе ученые использовали металл-органические каркасы для создания иерархической пористой структуры нановолокон, что обеспечивает лучшую ионную проводимость и смачиваемость электролитом. Они также встроили отдельные атомы кобальта в специальную среду с тремя атомами азота, что позволяет эффективно поглощать литий-полисульфиды и ускорять их химические реакции. Такой дизайн позволяет значительно уменьшить потери активных веществ и улучшить общую производительность батареи.
Результаты исследования имеют большое практическое значение. Новые материалы могут быть использованы в электромобилях с большим запасом хода, в больших системах хранения энергии для солнечных и ветровых электростанций, а также в гибких источниках питания для портативной электроники. Материал является самонесущим, не требует дополнительных связующих веществ и сохраняет свою механическую целостность даже при сгибании, что позволяет использовать его непосредственно в конструкции батарей.
Для общества такие технологии означают появление более безопасных и эффективных батарей, которые будут способствовать переходу к чистой энергии. Это поможет уменьшить зависимость от критически важных сырьевых материалов, снизить расходы, сократить выбросы углерода и сделать устойчивую энергетику более доступной в повседневной жизни. Исследователи подчеркивают, что их подход сочетает механическую стабильность углеродных наноструктур с высокой химической активностью одноатомных катализаторов, что позволяет батареям сохранять высокую емкость и стабильную работу в течение сотен циклов.
Читайте также:
Сбой года. Toyota отзывает более миллиона автомобилей из-за неисправности камеры заднего вида
