Новий матеріал, що підвищує продуктивність літій-сірчаних акумуляторів

ПРИВІТ МИ З УКРАЇНИ!

Ми є свідками, коли з інтенсивним впровадженням нових матеріалів і технологій, в Україні під час війни вдається виготовляти нові технічні засоби військової техніки, що стримують російські війська на передовій і надають великих втрат в глибині території росії. І в першу чергу, це БПЛА. Практика виготовлення і застосування дронів в нашій країні унікальна і це вже признання військових в НАТО і в США.

Звісно, що всі БПЛА живляться на акумуляторах, а від них залежить дальність політа і корисна вагопідйомність. Саме над удосконаленням батарей працюють вчені і дослідники в усьому світі.
Нещодавня публікація EurekAlert розповіла про розробку нового методу підвищення ємності та стабільності літій-сірчаних акумуляторів, якою займалась група вчених з Німеччини.

В основі цього методу полімерний матеріал, що утворює каркас із відкритими порами. У цих порах протікають каталітично прискорені реакції, що міцно утримують полісульфіди, які знижують термін служби акумулятора. У результаті випробувань кількість циклів повної розрядки зросла до 1500, тобто зросла на 50%. При цьому втрата ємності становила лише 0,027% за цикл.

Літій-сірчані акумулятори перспективні завдяки своїй високій енергоємності та дешевизні і можуть у майбутньому замінити літій-іонні. Однак широкому поширенню літій-сірчаної архітектури перешкоджає швидке зниження потужності. Це з небажаним побічним продуктом — полисульфидами, які утворюються під час циклів зарядки і розрядки. Полісульфіди розчиняються та мігрують, погіршуючи характеристики акумулятора та скорочуючи термін його служби.

Читайте також: Електромобіль очима користувача

Розроблений матеріал на основі ковалентних органічних каркасів пропонує вирішення цієї проблеми, активно вловлюючи та повторно використовуючи ці полісульфіди. У порівнянні з попередніми розробками він містить специфічні «радикали» (молекули з неспареними електронами), які діють як крихітні каталізатори.

Команда з’ясувала механізм дії матеріалу за допомогою серії експериментів, включаючи спектроскопію ядерного твердотільного магнітного резонансу (ТЯМР), спектроскопію електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) і теоретичні розрахунки. Вони з’ясували, що радикали забезпечують високоефективну хімічну реакцію у порах нового матеріалу. Спіймані в порах полісульфіди перетворюються назад у придатну для використання сірку. Це, зрештою, запобігає скороченню терміну служби акумулятора.

Результати показали, що новий матеріал підвищує продуктивність літій-сірчаних акумуляторів, дозволяючи їм витримувати понад 1500 циклів із мінімальною втратою ємності: всього 0,027% за цикл. Такий рівень довговічності, що перевищує типовий для цих акумуляторів поріг 1000 циклів, насамперед, при використанні аналогічних органічних каталізаторів, не досягався.

Ця технологія може бути використана в акумуляторах для електричних автомобілів і літаків. На думку вчених, розробка має великий потенціал для вдосконалення за рахунок адаптації радикалів до індивідуальних вимог замовника.

*на головній сторінці зображення: У порах цього радикального органічного каркасу полісульфіди міцно утримуються. Таким чином, вони не можуть просочуватися назад в акумулятор, скорочуючи термін його служби. Експозиція:EurekAlert

Дякую, що залишаєтеся зі мною. Вам подобаються мої статті? Бажаєте бачити більше цікавих матеріалів?😌 Підтримайте мене, залишайте коментар або лайк і порекомендуйте знайомим.✍ Ви допоможите мені досягти  встановлену ціль — щоденне відвідування на сайті 1000 чоловік.