Исследовательская группа с кафедры энергетических наук и инженерии DGIST под руководством профессора Чонг-Сун Ю разработала революционную технологию, которая значительно повышает скорость зарядки литий-серных аккумуляторов и позволяет им медленнее терять общий запас емкости
Ученые разработали революционный литий-серный аккумулятор Фото: chatgpt.com
Литий-ионные аккумуляторы, которые являются основой экологически чистых технологий, таких как электромобили, имеют ограничения по энергетической емкости и высокую стоимость производства. Литий-серные аккумуляторы предлагают более высокую энергетическую плотность и выгоду от доступности серы как ключевого материала. Однако их внедрение осложняется неэффективным использованием серы во время быстрой зарядки, что приводит к снижению емкости батареи.
Другая проблема заключается в литий-полисульфидах, которые образуются во время разряда. Эти соединения мигрируют внутри батареи, что ухудшает ее производительность. Чтобы преодолеть это, исследователи работают над включением серы в пористые углеродные структуры, но достижение коммерчески приемлемых результатов до сих пор было недостижимым.
Для решения этих вызовов команда профессора Ю синтезировала инновационный многопористый графитовый углеродный материал, допированный азотом, и применила его в катоде литий-серных батарей. Эта технология обеспечила сохранение высокой энергетической емкости даже в условиях быстрой зарядки.
Синтез передового углеродного материала
Новый материал был синтезирован методом термического восстановления с помощью магния и ZIF-8 — металл-органического каркасного материала, известного своей высокой термической и химической стабильностью.
Интересное по теме: Названы 5 перспективных технологий в 2025 году
Под воздействием высоких температур магний реагирует с азотом в ZIF-8, что делает углеродную структуру более стабильной и надежной, создавая одновременно разнообразную пористую структуру. Эта структура позволяет значительно увеличить количество загруженной серы и улучшает контакт между ней и электролитом, значительно повышая производительность батареи.
В литий-серной батарее, созданной в рамках нового исследования, использовался многофункциональный углеродный материал, синтезированный простым методом термического восстановления с магнием, в качестве носителя серы. Даже в условиях быстрой зарядки с полным зарядом за 12 минут, батарея достигла высокой емкости в 705 мАч/г, что на 60% больше, чем у традиционных батарей. Кроме того, легирование поверхности углерода азотом эффективно подавляет миграцию литий-полисульфидов, позволяя батарее сохранять 82% емкости после 1 000 циклов зарядки-разрядки.
В ходе исследования команда под руководством доктора Халила Амина из Национальной лаборатории Аргонна провела углубленные микроскопические анализы. Они подтвердили, что литий-сульфид (Li₂S) формировался в специфической ориентации в новых углеродных структурах, что улучшило скорость реакций серы и ускорило зарядку.
Профессор Чонг-Сун Ю отметил:
«Это исследование сосредоточено на повышении скорости зарядки литий-серных батарей с помощью простого синтеза с использованием магния. Мы надеемся, что этот прорыв ускорит коммерциализацию литий-серных батарей».
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
4 смартфона, лидирующих в революции искусственного интеллекта
Украинский ИИ-стартап Healthy Mind привлек $1 млн
Инвесткомпания Web3 Media Ventures купила украинский стартап Slise
По материалу scitechdaily.com.
Telegram
Viber