Литий-серный аккумулятор с плотностью энергии 674 Вт·ч/кг выдержал 1000 циклов без деградации
Ученые из Университета Тохоку (Япония) представили литий-серный аккумулятор с рекордной удельной энергоемкостью — почти 674 Вт·ч/кг. Это значительно превышает показатели современных литий-ионных батарей. Ключевая особенность разработки — новый межслойный материал TUS-44, который подавляет эффект полисульфидного шаттла.
Литий-серные аккумуляторы давно считаются перспективной альтернативой литий-ионным: они потенциально дешевле, используют доступную серу и обладают более высокой энергоемкостью. Однако их коммерциализацию сдерживала быстрая деградация из-за миграции полисульфидов между электродами. Японские исследователи решили эту проблему с помощью гибридного материала TUS-44, сочетающего ковалентный органический каркас (COF) и графен.
В отличие от традиционных барьерных решений, TUS-44 не просто блокирует нежелательные частицы, а химически связывает их и поддерживает дальнейшие электрохимические реакции. В лабораторных тестах аккумулятор с новым материалом продемонстрировал начальную емкость 1455,7 мА·ч/г. После 1000 циклов зарядки и разрядки при высокой нагрузке потери емкости составили всего около 0,034% на цикл.
Кроме того, исследователи собрали пакетный аккумулятор, который показал удельную энергоемкость около 674 Вт·ч/кг. Для сравнения, лучшие литий-ионные батареи обычно имеют плотность энергии около 250-300 Вт·ч/кг. Таким образом, новая разработка почти вдвое превосходит их по этому показателю.
Авторы работы отмечают, что их подход на основе молекулярного проектирования открывает путь к созданию долговечных и энергоемких литий-серных аккумуляторов. В перспективе такие батареи могут стать альтернативой современным литий-ионным источникам питания, особенно в областях, где важны высокая емкость и длительный срок службы — например, в электромобилях и портативной электронике.
Пока что речь идет о научной разработке, а не о серийном продукте. Тем не менее, результаты японских ученых демонстрируют значительный прогресс в решении ключевых проблем литий-серных аккумуляторов, что приближает их коммерческое использование.
