Ученые сделали аккумулятор нового поколения похожим на кишечник

Британские и китайские ученые разработали литий-серный аккумулятор нового поколения. Исследователям удалось преодолеть главную проблему аккумуляторов данного типа, которая заключалось в постепенной потере их емкости.

Фото: Фото: АР

В журнале Advanced Functional Materials, сотрудники Кембриджского университета и Пекинского технологического института рассказали, что принцип работы аккумулятора напоминает функционирование тонкого кишечника человека.

Разработка заключается в том, что серосодержащий катод отделен от электролита специальной мембраной, которая по структуре напоминает волокна, находящиеся в тонкой кишке. Этот слой из волокон оксида цинка способен захватывать фрагменты активного вещества и присоединять их к проводящей решетке. Что и позволяет использовать повторно материалы аккумулятора, которые ранее были подвергнуты разрушению.

"Удельная энергия литий-серной батареи превосходит в пять раз удельную энергию литий-ионной, которая используется в большинстве портативных устройств", - рассказал автор исследования Дэн Чжао. 

Однако, по его словам, новая разработка пока не способна пройти через большое количество циклов зарядки-разрядки.

Напомним, первые телефоны использовали никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы. Но несмотря на свои плюсы вроде большого ресурса и высокой токоотдачи, они обладали низкой удельной емкостью (45-65 Втч/кг).

Эти причины заставили отказаться от Ni-Cd-аккумуляторов в пользу никель-металл-гидридных (Ni-MH) батарей. Они меньше подвержены эффекту памяти и имеют большую удельную емкость (60-72 Втч/кг). Однако срок хранения таких аккумуляторов примерно 200-500 циклов. 

Далее изобрели литий-ионный аккумулятор (Li-Ion), который остается  остается одними из самых распространенных. Он имеет удельную емкость до 240 Втч/кг, что в несколько раз больше, чем у предшественников. Срок службы составляет более 600 циклов. Популярностью также обладают литий-полимерный аккумулятор (Li-Po). Эти аккумуляторы появились более 20 лет назад и до сих пор используются в смартфонах.

Одной из самых последних разработок стали литий-серные (Li-S) аккумуляторы. Их энергоемкость вдвое превышает литий-ионных, также они выдерживают хороший срок службы (1,5 тыс. циклов заряда). Однако необходимость доработки и тестов в условиях влажности и температуры пока не дают выйти Li-S-аккумуляторам на рынок.