РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Нановолокна кевлара сделали литий-серные батареи в разы эффективнее: будущее энергетики

Исследователи проявляют большой интерес к литий-серным батареям, способным хранить в пять раз больше энергии, чем современные литий-ионные аккумуляторы, и команда Мичиганского университета сделала шаг к реализации их реального потенциала.
Нановолокна кевлара сделали литий-серные батареи в разы эффективнее: будущее энергетики
Ahmet Emre, Kotov Lab

Прорывное исследование основано на естественной мембране, которая решает проблемы со стабильностью и предлагает аккумулятору «почти идеальную» конструкцию, позволяющую ей работать более тысячи циклов

«В научной среде есть ряд отчетов о литий-серных аккумуляторах, выдерживающих сотни циклов, но эта цифра достигается за счет других параметров — емкости, скорости зарядки, отказоустойчивости и безопасности, — рассказал руководитель исследовательской группы Николай Котов. — Задача в настоящее время состоит в том, чтобы создать батарею, которая увеличивает частоту с прежних 10 циклов до сотен и удовлетворяет множеству других требований, включая адекватную стоимость».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Приняв этот вызов, Котов и его коллеги обратились к арамидным нановолокнам, которые представляют собой наноразмерные версии кевларовых волокон, и превратили их в тщательно спланированные сети, имитирующие структуру клеточных мембран. Этот материал был пропитан электролитным гелем и предотвращает распространенную причину отказа батареи, которая заключается в образовании игольчатых наростов, называемых дендритами, со временем вырастающих на одном из электродов.

Схема принципа новой защиты частей аккумулятора от инородных частиц
Схема принципа новой защиты частей аккумулятора от инородных частиц Ahmet Emre, Kotov Lab
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Но преимущества новой мембраны не ограничиваются лишь этими факторами. При циклировании литий-серной батареи мелкие частицы лития и серы, известные как полисульфиды лития, попадают в металлический литий и снижают емкость устройства. Команда решила эту проблему, интегрировав в искусственную мембрану крошечные биологические каналы и добавив электрический заряд, который отталкивает частицы, позволяя положительно заряженным ионам лития течь свободно.

По словам Котова, результатом этой так называемой ионной селективности является литий-серная батарея с «почти идеальной» конструкцией. Он говорит, что устройство может похвастаться эффективностью, приближающейся к теоретическим пределам, а емкость в пять раз больше, чем у стандартной литий-ионной батареи. В один прекрасный день это может привести к тому, что электромобили смогут проехать в пять раз больше без подзарядки.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ученые ожидают, что в реальных условиях с технологией быстрой зарядки батарея будет работать около 1000 циклов, что аналогично 10-летнему сроку службы. Также в пользу устройства работает тот факт, что сера является более распространенной и менее проблематичной в плане добычи, чем кобальт, используемый в литий-ионных батареях, в то время как арамидные волокна можно собирать из старых пуленепробиваемых жилетов, что делает новинку в целом более экологически чистым предложением.

Дмитрий По
Дмитрий По 05 Февраля, 03:52
Реализация реального потенциала... Хм... Второе слово − лишнее.
Alexandr Em
Alexandr Em 22 Января, 19:27
Я таки не знаю, но кевлар безобразно гигроскопичен, и во влажном состоянии напрочь теряет свои чудесные свойства. Шота мне подсказывает, шо это изобрЕтение - шмурдяк.
Загрузка статьи...