„MIT“, „Samsung“ ir kitų inžinierių sukurti nauji hibridiniai katodai suteikė papildomos galios ličio-sieros baterijoms

Paprastai ličio-sieros baterijoje esančiame katode yra siera ir tokios baterijos yra sukuriamos dviem būdais. Deja, bet norint pasiekti didelį energijos tankį, tenka imtis kompromisų, nes dažniausiai arba baterija yra maža ir sunki, arba lengva, bet didelė.

Akivaizdu, jog abiem atvejais turime nepatogumų. Ir ties šia problema koncentravosi grupė mokslininkų iš „MIT“, „Samsung Advanced Institute of Technology“, „Tongji“ universiteto, „Chinese Academy of Sciences“ ir „Songshan Lake Materials Laboratory“.

Mokslininkai sukūrė naują hibridinį sieros katodą, bandydami gauti tik geriausias savybes. Tad kietasis katodas yra pagamintas iš grynos sieros dalelių ir Chevrel-fazės molibdeno sulfido. Šios medžiagos yra tarpusavyje suspaustos.

Kadangi galutinis rezultatas yra labai laidus elektrai, nebereikia naudoti tiek daug anglies. Šiam katodui reikia tik 10 proc. anglies, kai kitiems sieros katodams reikia 20-30 proc.

Panaudodami naująjį katodą, inžinierių komanda sukūrė trijų sluoksnių bateriją, kurios talpa yra 1000 mAh. Specialistai teigia, kad kai kuriais atvejais naujoji baterija darbuojasi geriau nei esamos baterijų technologijos, dar prieš jų bateriją optimizuojant.

Paprastai komercinių ličio jonų baterijų energijos tankis viršija 265 Wh/kg ir 700 Wh/l, o tuo tarpu ličio-sieros baterijų energijos tankis abiem skaičiavimų atvejais pasiekia 400 Wh.

Naujoji inžinierių ličio-sieros baterija šiuo metu jau gali pasiekti daugiau kaip 360 Wh/kg ir 581 Wh/l, o tai reiškia, kad ji jau turi geresnį gravimetrinį energijos tankį nei ličio jonų baterijos ir geresnį tūrinį tankį nei kiti ličio-sieros elementai.

Tyrėjai taip pat tiki, kad jie dar nepasiekė naujosios baterijos ribos ir atlikus inžinerinius pakeitimus, rodiklius dar galima padidinti iki 400 Wh/kg ir 700 Wh/l.

Viskas skamba puikiai, jei tik ne vienas „bet“. Naujasis ličio sieros katodas turi vieną, bet rimtą trūkumą: gyvavimo trukmę. Tiesą sakant, tai gana dažna šių baterijų problema ir mokslininkai teigia, jog stengiasi pagerinti bendrą baterijų dizainą, kad išspręstų šią problemą.

Su tokia problema susiduria ir kitos inžinierių komandos, kurios bando pagerinti kitą baterijos galą – ličio anodą. Tad inžinierių dar laukia daug darbo ir džiugu yra tai, kad link naujo tipo baterijų judama vis greičiau.

Plačiau su tyrimo rezultatais galite susipažinti moksliniame žurnale „Nature Energy“.