Гибридные катоды улучшают плотность тока литий-серных батарей

Но у появляющейся технологии есть собственные проблемы, которые нужно преодолеть. Инженеры разработали новый тип гибридного катода для литий-серной батареи, который имеет лучшую плотность энергии, чем существующие версии литий-ионных и литий-серных батарей.

Обычно сера в литий-серных аккумуляторах находится в катоде, и они создаются одним из двух способов. К сожалению, существует компромисс - они могут иметь высокую плотность тока или с точки зрения веса (гравиметрический), или с точки зрения объема (объемный). В самом простом смысле это означает, что ваша батарея либо маленькая, но тяжелая, либо легкая, но большая.

И эту проблему решили исследовать ученые из Массачусетского технологического института, Технологического института Самсунг, Университета Тунцзи, Китайской академии наук и Лаборатории материалов озера Суншань.

Исследователи создали свой новый гибридный серный катод в попытке получить лучшее из обоих способов. Твердый катод изготовлен из комбинации частиц чистой серы и сульфида молибдена фазы Шеврёля, спрессованных вместе. Поскольку конечный результат обладает высокой электропроводностью, ему не нужно много углерода - он содержит всего около 10% по сравнению с 20 или 30%, необходимых для других катодов с серой.

Используя новый катод, команда создала трехслойную аккумуляторную батарею емкостью 1000 мАч и заявляет, что она уже в некоторой степени превосходит существующую технологию аккумуляторов, даже до того, как была оптимизирована. Как правило, плотность тока коммерческих литий-ионных батарей превышает 265 Втч/кг и 700 Втч/л. В настоящее время литий-серные батареи достигают 400 Вт в обоих отношениях.

Сейчас новый литий-серный аккумулятор достигает более 360 Втч/кг и 581 Втч/л, что демонстрирует уже лучшую плотность гравиметрической энергии, чем у литий-ионного, и лучшую объемную плотность, чем у других литий-серных устройств. Команда считает, что, продолжив работу, они достигнут 400 Втч/кг и 700 Втч/л.

Но у нового литий-серного катода есть один существенный недостаток: срок службы. Это довольно распространенная проблема с этими аккумуляторами. Исследователи говорят, что они работают над улучшением общей конструкции ячейки для решения этой проблемы. Другие команды занимаются этой же проблемой, улучшая другую сторону - литиевый анод.