«Литий-серные батареи могут хранить больше энергии, чем широко распространенные по всему миру литий-ионные. В цифрах это преимущество можно выразить через запас хода: если на стандартном литий-ионном аккумуляторе электромобиль может проехать в среднем 300 км без подзарядки, то на литий-серной батарее он проедет около 500 км», — объяснил глава исследования Хуэй Чжан.

В теории литий-серные батареи выигрывают у распространенных литий-ионных как с точки зрения плотности энергии, так и скорости зарядки. Однако пока литий-серные аккумуляторы не могли появиться в коммерческих продуктах из-за своей нестабильности. Ключевые компоненты таких батарей быстро изнашиваются, а сами аккумуляторы приходят в негодность, быстро теряя емкость в ходе эксплуатации. Ученые избавились от этих недостатков с помощью нового гибридного материала.

Во время работы аккумулятора химическая реакция между литием и серой создает полисульфид лития, который быстро растворяется в проблемных полисульфидах. Если это происходит, полисульфиды негативно сказываются на характеристиках батареи и снижают срок ее службы. А в идеальной литий-серной батарее полисульфид лития должен быстро превратиться в сульфид лития или персульфид лития. Теперь этот процесс стал возможен благодаря пористой губке из углеродных нанотрубок.

Ученые изготовили такую губку, а затем покрыли ее нитридом и диоксидом титана. Нитрид титана ускорил превращение полисульфида лития в готовый продукт, в то время как диоксид титана поглощал любые нежелательные полисульфиды, которые образовывались в процессе работы. Доктор Луис Оно, один из участников исследования, добавил, что это простой и дешевый гибрид — он на порядок повышает надежность аккумуляторов и легко интегрируется в существующие производственные процессы.

Тестовая версия аккумулятора уже стабильно выдерживает 200 циклов зарядки и разрядки. При этом важно отметить, что 200 циклов — это далеко не физический не предел батареи, а лишь текущий уровень экспериментов по сохранению стабильности. Разработчики также сообщили, что продолжат работать над повышением эффективности аккумулятора в рамках программы Proof-of-Concept, поддерживаемой Центром развития технологий и инноваций Японии OIST.

Ранее сообщалось, что KORE Power планирует построить предприятие по производству литий-ионных аккумуляторов в штате Аризона.