Дослідники з США відкрили новий спосіб виробництва та стабілізації рідкісної форми сірки для використання як електроліт для елементів живлення.
Серед безлічі різних хімічних елементів акумуляторів, що обіцяють значний стрибок у ємності, термін служби та вартості зберігання енергії, літій-сірчаний виділяється своїм потенціалом високої продуктивності без використання рідкісних або важкодоступних матеріалів.
Однак літій-сірчані батареї мають тенденцію дуже швидко втрачати свою ємність через небажану побічну реакцію, яка відбувається між катодом і електролітом під час циклу роботи батареї. Це призводить до утворення полісульфідів, які неможливо повернути назад, і акумулятор швидко виходить з ладу. Більшість рішень цієї проблеми, запропонованих дослідниками, були зосереджені на роботі з різними електролітами, які краще взаємодіють із сіркою, або на змінах у розділювальній плівці, що розділяє два компоненти.
Натомість вчені з Університету Дрекселя в США вирішили зосередитися на модифікації катода, що містить сірку, для кращої роботи з комерційно доступними карбонатними електролітами.
«Наявність катода, який працює з карбонатним електролітом, який вони вже використовують, — це найкоротший шлях до комерційних виробників», — пояснив Вібха Калра, професор Університету Дрекселя, який керував дослідженням. Тому замість того, щоб наполягати на впровадженні в промисловості нового електроліту, наша мета полягала в тому, щоб створити катод, який міг би працювати в вже існуючій системі літій-іонного електроліту.
"Спочатку було важко повірити в те, що ми виявляємо, тому що у всіх попередніх дослідженнях моноклінна сірка була нестабільна при температурі нижче 95 градусів за Цельсієм", - сказав Рахул Пай, докторант Drexel. «У минулому столітті було проведено лише кілька досліджень, у яких було отримано моноклінну гамма-сірку, і вона була стабільною не більше 20-30 хвилин. Але ми створили його в катоді, який піддавався тисячам циклів заряду-розряду без зниження продуктивності, і через рік наше дослідження показало, що хімічна фаза залишилася колишньою».
Батарея повністю описана у статті «Стабілізація гамма-сірки за кімнатної температури для забезпечення можливості використання карбонатного електроліту в батареях Li-S», опублікованій у журналі Communications Chemistry. Вона продемонструвала початкову ємність 800 міліампер-годин на грам (мА*год/г-1), яка впала до 650 мА*год/г-1 після 4000 циклів.
Автори відкриття ще не до кінця розібралися в механізмі створення стабільної моноклінної сірки при кімнатній температурі. Група зазначає, що необхідні подальші дослідження поверхні катода, ролі вуглецевих нановолокон та потенційних добавок до електроліту, щоб технологія досягла "продуктивності комерційного рівня". І вони сподіваються, що ця робота надихне подальші дослідження фундаментальної поведінки сірки в різних типах батарей.
Джерело pv-magazine.com
