Ожидается, что твердотельные аккумуляторы принесут преимущества, особенно в сфере электромобильности. Они потенциально менее огнеопасны, чем батареи с жидкими электролитами, имеют более высокую плотность энергии, легче и, как утверждается, обеспечивают более быструю зарядку. Однако технология все еще находится в стадии разработки.
Поэтому для повышения проводимости использовался жидкий электролит. Однако сера реагирует с литием и может образовывать промежуточные соединения, растворяющиеся в жидком электролите. Это приводит к более быстрой разрядке аккумулятора и потере емкости. Это сокращает срок службы литий-серного аккумулятора до нескольких сотен циклов зарядки.
Теперь две исследовательские группы из Германии и Китая сообщили о прорыве в разработках. Вместо жидкого электролита они используют твердый стеклянный электролит. Это смесь бора, серы, лития, фосфора и йода.
Йод, в частности, обеспечивает ускорение так называемой окислительно-восстановительной реакции. Это означает, что происходит более быстрый обмен электронами и батарея становится более эффективной.
Стеклянная структура также препятствует изменению объема серного катода во время зарядки. Это предотвращает образование трещин, которые могут сократить срок службы батареи.
После 25 000 циклов зарядки емкость аккумулятора все еще составляла 80 процентов от первоначальной. Для сравнения: обычные литий-ионные аккумуляторы теряют свою емкость всего за 500–1000 циклов.
Твердотельный аккумулятор также должен быть пригоден для высокоскоростной зарядки. Это особенно важно для электромобилей, поскольку водители хотят проводить как можно меньше времени на зарядной станции. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Новая батарея пока что представляет собой всего лишь лабораторный эксперимент. Исследователи не предоставили никакой информации о плотности энергии своей батареи, ее общем весе или эффективности. Если аккумулятор окажется востребованным на рынке, это может стать огромным шагом вперед в увеличении срока службы литий-серных аккумуляторов и привести к революции, особенно в электромобилях.
