Металлоорганическая структура улучшит параметры литий-серных аккумуляторных батарей

Долговечные литий-ионные аккумуляторные батареи — фактический стандарт для электромобилей и мобильных устройств. У них масса положительных качеств, за исключением ёмкости. Как следствие, смартфоны приходится подзаряжать через пару часов серфинга по Wi-Fi, а на электромобиле рискованно отправляться в дальнее путешествие. Однако, приходится мириться, лучшей рабочей технологии пока нет.

Возможной альтернативой могли бы стать безопасные литий-серные батареи, но пока у них «свои тараканы». При удельной ёмкости большей в четыре раза чем у литий-ионных, серные батареи недолговечны и неспособны выдержать столько зарядных циклов, как ионные аналоги.

Возможно, решение проблемы нашли исследователи из американской Северо-западной тихоокеанской национальной лаборатории (Pacific Northwest National Laboratory). Результаты их работы недавно опубликованы в журнале Nano Letters. Чтобы продлить жизнь полисульфидных литий-серных батарей, учёные разработали для катодов аккумуляторов прочную металлоорганическую структуру на основе никеля.

Металлоорганическими структурами (МОС) называют кристаллоподобные соединения из металлических кластеров, связанных органическими молекулами — линкерами. Кластеры и линкеры вместе образуют пористые объёмные структуры. Одна разветвлённая структура может содержать множество различных элементов.

В данном случае выбор исследователями в качестве основы МОС никеля обусловлен его способностью взаимодействовать с серой. В лабораторных испытаниях литий-серные батареи с катодами на основе металлорганических структур сохранили 89% своей первоначальной мощности после 100 циклов заряда и разряда.

Продемонстрировав эффективность МОС-катода, учёные работают теперь над дальнейшим совершенствованием материала с целью повысить его способность удерживать энергию. Команда собирается изготовить больший прототип, чтобы испытать его в течение длительного времени для оценки производительности в реальных крупномасштабных приложениях.

Сотрудники лаборатории также работают над применением металлоорганических структур в энергосберегающих адсорбционных холодильниках и разрабатывают новые катализаторы для ускорения химических реакций.

«МОС, вероятно, наиболее известны в качестве средства для захвата газов, таких как двуокись углерода, - говорит один из авторов работы Джи Сяо (Jie Xiao). - Это исследование открывает литий-серные батареи в качестве новой и перспективной области для наноматериала».

Facepla.net по материалам Next Big Future