Случайно научно откритие разкрива перспектива за батерии с по-голям капацитет
(снимка: CC0 Public Domain)
Експерименти със съдържащ сяра катод за литиева батерия доведоха до неочаквано откритие. Учените случайно постигнаха трайна стабилизация на състоянието на моноклинна γ-сяра (гама-сяра) при стайна температура, което не се е случвало преди. Това дава надежда за разработка на литиево-серни батерии с капацитет три пъти по-голям от сегашните литиеви батерии.
Различни индустрии, от електрическите автомобили до смартфоните, се нуждаят от нови батерии с по-висок капацитет, без които напредъкът ще бъде труден. Една от обещаващите версии на новите видове батерии са литиево-серните клетки, които теоретично могат да съхраняват до три пъти повече енергия от съвременните литиево-йонни батерии. Има само един голям проблем по пътя – литиево-серните клетки губят капацитет много, много бързо с всеки цикъл на зареждане: до 78% по време на всеки цикъл.
Опитите на учени от университета Дрексел във Филаделфия да разработят стабилен катод, използващ сяра за литиева батерия, разкриха неочаквана характеристика. В хода на работа с катодни материали те успяха да създадат стабилна форма на γ-сяра. Това е едно от двете стабилни кристални състояния на сярата – така нареченото моноклинно, което преминава в друга стабилна фаза (ромбична) при охлаждане под 95°C.
„През миналия век са проведени само няколко изследвания, по време на които е получена моноклинната форма на γ-сяра и тя е била стабилна за не повече от 20-30 минути. Но ние я създадохме в катод, който премина през хиляди цикли заряд-разряд, без да се влоши производителността, а година по-късно нашето проучване показа, че химическата фаза е останала същата”, поясни Рахул Пай, един от авторите на изследването, цитиран от Independent.
След 4000 цикъла заряд-разряд за една година, което е еквивалентно на 10 години редовна употреба, серният катод остава стабилен и не се разгражда. Както предвиждаха учените, капацитетът на батерията е повече от три пъти по-голям от този на литиево-йонната клетка. Сега изследователите се опитват да разберат напълно механизма на процеса, за да комерсиализират технологията.