Пробив при литиево-серните батерии

Сярата може да се окаже ключът към едно ново поколение батерии с теоретично ултра-висока енергийна плътност и относително ниска цена. Изследване, публикувано в списание Nature Communications, описва един нов възможен начин за решаване на предизвикателствата пред литиево-серните батерии.

При този тип батерии серните и литиевите сулфиди изолират реактивните елементи, което прави по-трудно преминаването на йоните. Това на свой ред изисква добавяне на проводими добавки. От своя страна, това намалява активната фракция на сярата, която може да реагира с лития за производството на електроенергия.

Има и втори проблем: сярата се разтваря бавно в електролита, който пренася йоните от единия елемент към другия. Така тя го замърсява и забавя преминаването на йоните, пише GreenTech.bg.

Отдавна е известно, че титаниевият оксид може да стабилизира сярата. Екип изследователи от Университета на Ватерло в Онтарио, Канада, и химическата компания BASF е установил, че нано-листове от манган правят това даже още по-добре.

„Много малко изследователи изучават или преподават сярната химия”, казва проф. Линда Назар, ръководител на съвместния екип. Ироничен е фактът, че се налага човек да погледне „толкова много назад в литературата” за решаването на такъв важен проблем на съвремието.

Литиево-сярната батерия се радва на силен интерес, тъй като нейната теоретична енергийна плътност надвишава тази на литиево-йонните батерии при много по-ниска цена. Но практическите приложения все още са възпрепятствани от намаляващия капацитет заради образуването на полисулфиди.

„Тук ние говорим за стратегия за улавянето на полисулфидите в катода, разчитайки на химически процес, при който имаме „домакин” – нано-листове от манганов оксид в прототипа, реагиращ с първоначално образуваните литиеви полисулфиди, така че да образува … междинни продукти”, поясняват изследователите.

Композитът от сяра и манганов диоксид проявява реверсивен капацитет, който е сред най-добрите, виждани досега. „Освен това ние показваме, че този механизъм може да се приложи и с графенов оксид и предполагаме, че той би могъл да бъде разгърнат много по-широко”.

Както при всеки пробив в химията на батериите си струва да си спомняме, че обещаващите резултати в лаборатория може и да не се трансформират в работещи клетки, които да могат да бъдат произвеждани в големи обеми и икономически изгодно.

Важно е също да се отбележи, че времето между постигането на тези лабораторни резултати и вграждането на получените нови батерии е най-малко 10 години.