Среди множества интересных химических элементов, используемых для батарей следующего поколения, пара литий-сера обладает значительным потенциалом – почти в пять раз большая зарядная емкость по сравнению с популярными литий-ионными батареями. Мало того, для достижения ресурса в 1000 циклов австралийские ученые решили добавить обычный сахар.
Литий-серные батареи были известны и ранее, но их развитие сдерживалось проблемами в стабильности. Плюсовой электрод из серы во время заряда меняет свои размеры и потому испытывает нагрузки, ведущие к быстрому износу. В то же время, минусовой литиевый электрод загрязняется сернистыми соединениями.
Для решения первой проблемы ученые синтезировали связующее вещество, чтобы сохранить немного свободного пространства вокруг электрода. Такая батарея уже смогла выдерживать более 200 циклов заряда.
Затем ученые нацелились на другую сторону задачи, чтобы защитить литиевый отрицательный электрод от серы. Они воспользовались результатами эксперимента, проведенного в 1988 году, в котором соединения на основе сахара скрепляют геологические породы благодаря связям между сульфидами.
В пористую структуру отрицательного электрода добавили сахариды, которые урегулировали поведение нестабильных соединений серы – полисульфидов. Такая модификация батареи имела емкость 700 мА⋅ч на каждый грамм и выдержала 1000 циклов.
Еще пока рано внедрять новый тип батареи в серийное производство, нужно устранить еще и другие недостатки. Но уже сейчас понятно, что новые батареи способны хранить от двух до пяти раз больший заряд, чем привычные литий-ионные. Осталось лишь улучшить литиевый анод, и многообещающая технология будет у нас в руках.
