Новый литий-серный аккумулятор выдерживает 25 000 циклов и сохраняет 80% ёмкости

22.01.2025 10:50:00 | iXBT.com

Международная команда инженеров и материаловедов разработала литий-серный аккумулятор, способный сохранять 80% своей зарядной ёмкости после 25 000 циклов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

В стремлении сделать аккумуляторы меньше и легче, инженеры постоянно ищут новые материалы. Особое внимание уделяется электродам, где литий удерживается другими веществами. Поиск лучшего материала для удержания лития может привести к созданию более лёгкого и компактного аккумулятора в целом.

Одним из наиболее перспективных материалов является сера, благодаря своим качествам, распространённости и низкой стоимости. Однако некоторые реакции серы с литием приводят к потере ионов или даже к расширению, что ведёт к деградации и короткому сроку службы аккумулятора.

Иллюстрация демонстрирует экспериментальное доказательство диффузии молекул йода (I?) вдоль поверхности частиц твёрдого электролита (SE) в литий-серном аккумуляторе. На изображении показано, как I? выступает в роли окислительно-восстановительного медиатора, вступая в реакцию с сульфидом лития (Li?S). Источник: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-024-08298-9

В новом исследовании команда учёных, работающая в Китае, нашла способ обойти эти проблемы и создала аккумулятор, способный работать дольше других на протяжении тысяч циклов перезарядки.

Подход использует серу для создания твёрдого электрода – его пористая атомная структура позволяет ионам диффундировать без движения промежуточных продуктов. Для создания электрода команда разработала стекловидную смесь из серы, бора, лития, фосфора и йода. Последний оказался ключевым компонентом, – он помог ускорить движение электронов через окислительно-восстановительные реакции, что привело к увеличению скорости реакций.

В результате получился аккумулятор, который можно быстро заряжать даже при воздействии высоких температур. При этом, аккумулятор способен сохранять 80% зарядной ёмкости после 25 000 циклов заряда/разряда – заметное улучшение по сравнению с типичными литий-ионными аккумуляторами, которые обычно деградируют уже после 1000 циклов.

Исследователи отмечают, что необходима дальнейшая работа для повышения плотности энергии и, возможно, поиска других материалов для смеси, чтобы обеспечить низкий вес аккумулятора.

Подробнее