Ученые из Китая представили уникальный прототип батареи в виде гибкого мешочка. Его успешно сгибали и разрезали, но устройство продолжало стабильно работать!
Прорывная технология: Батарея, которую не сломить
Исследовательская группа под руководством специалистов Университета электронной науки и технологий Китая совершила значительный шаг вперед, создав литий-серный (Li-S) аккумулятор с выдающейся стабильностью и безопасностью.
Ключевым решением стало нанесение специального полимерного покрытия на катоды из сульфида железа. Это покрытие эффективно подавляет коррозию, сохраняя при этом полную функциональность и способность к перезарядке.
Самое впечатляющее – один из опытных образцов в виде мешочка сохранял работоспособность даже после складывания и разрезания! Ученые уверены: «Это убедительно подтверждает высокий уровень безопасности технологии для реальных применений».
Преодоление вызовов и выдающиеся результаты
Сульфиды переходных металлов (MSx) считаются перспективными катодами для литий-ионных батарей благодаря доступности, низкой стоимости и высокой плотности энергии. Однако их стабильность при высоких температурах оставалась проблемой.
Для решения ученые применили электролит на основе карбоната, разделяющий катод из сульфида железа и литиевый анод. Но возникла новая сложность: побочные реакции полисульфидов блокировали электрод.
Прорыв принесло использование полимерных покрытий – полиакриловой кислоты (PAA), полиакриламида (PAM) и полиэтиленоксида (PEO). Наилучшие результаты показала PAA, обеспечившая сохранение емкости электрода после 300 циклов заряда-разряда.
Финальный прототип объединил катод FeS2 с покрытием PAA, карбонатный электролит, литиевую фольгу и анод из карбида лития (LiC6). Ячейка LiC6||FeS2 продемонстрировала нулевое падение емкости за 100 циклов и стабильно функционировала даже при деформациях или разрезании. Через 300 циклов сохранность емкости составила впечатляющие 72.0%.
Мировые достижения в энергохранилищах
Инновации в области аккумуляторов стремительно развиваются по всему миру. В начале 2024 года китайская компания Betavolt анонсировала миниатюрную батарею BB100 с невероятным сроком службы – до 50 лет! В ее основе лежит безопасный изотоп никель-63 и алмазные проводники.
Почти одновременно исследователи Корейского института передовых наук и технологий (KAIST) сообщили о прорыве в натрий-ионных аккумуляторах. Их разработка не только обладает высокой емкостью, но и заряжается молниеносно, предлагая альтернативу литий-ионным батареям с их ограничениями по скорости зарядки и безопасности.
В России также ведутся исследования альтернативных материалов для элементов питания с быстрой зарядкой, включая перспективные разработки на основе растительного сырья.
