Есть прогресс в технологии Li-S аккумуляторов: более 99%. мощность после 200 циклов

Ученые из Мельбурнского университета (Австралия) объявили о достижениях в технологии стабилизации литий-серных (Li-S) аккумуляторов. Им удалось создать элементы, которые сохраняли более 99 процентов своей емкости после 200 циклов работы и предлагали во много раз большую емкость, чем литий-ионные элементы при том же весе.

Li-S элементы – есть проблемы, есть решения

Идея использования серы в элементах не нова: Li-S батареи уже использовались в 2008 году на Zephyr-6, который побил рекорд дальности полета без приземления. Он мог оставаться в воздухе почти 3,5 дня благодаря легким литий-серным батареям, которые питали двигатель и сами заряжались от фотоэлектрических батарей (источник).

Однако у Li-S ячеек есть один серьезный недостаток: выдерживают до нескольких десятков рабочих цикловПотому что при зарядке катод, сделанный из серы, увеличивает свой объем примерно на 78 процентов (!), что в 8 раз больше, чем у графита в литий-ионных элементах. Набухание катода заставляет его крошиться и растворять серу в электролите.

И чем меньше размер катода, тем меньше емкость всей ячейки – деградация происходит немедленно.

> Сколько должен выдержать электромобиль? Сколько лет заменяет аккумулятор электрика? [МЫ ОТВЕТИМ]

Ученые из Мельбурна решили склеить молекулы серы полимером, но дали им немного больше места, чем раньше. Часть плотных связей были заменены гибкими полимерными мостиками, что позволило добиться более высокого сопротивления разрушению при изменении объема – мостики склеивают катодные элементы, как резина:

Полимерные мостики, связывающие структуры молекул серы (c) Мельбурнский университет

Ячейки с такими улучшенными катодами в лучшем варианте. смогли сохранить 99 процентов своей первоначальной емкости после более чем 200 циклов зарядки (источник). И они сохранили самое большое преимущество серы: они хранят до 5 раз больше энергии на единицу объема, чем литий-ионные элементы.

Минусы? Зарядка и разрядка происходили при мощности 0,1 C (0,1 x емкость), еще через 200 циклов даже самые лучшие решения упали до 80 процентов от первоначальной емкости. Кроме того, при более высоких нагрузках (зарядка / разрядка с мощностью 0,5 C) элементы теряли 20 процентов своей емкости после нескольких десятков, максимум чуть более 100 циклов зарядки.