Исследователи из японского Университета Тохоку представили инновационный межслойный материал, который позволяет эффективно решить одну из главных проблем литий-серных аккумуляторов — так называемый «эффект полисульфидного шаттла».
Изображение сгенерировано Grok
Литий-серные батареи рассматриваются как перспективная замена существующим литий-ионным аналогам. Они обладают потенциально более высокой плотностью энергии, отличаются относительной дешевизной производства и используют доступную серу в качестве основного компонента. Тем не менее, массовому внедрению технологии препятствует деградация: в процессе работы между электродами перемещаются полисульфиды, что приводит к быстрой потере емкости аккумулятора.
Для борьбы с этим явлением ученые разработали гибридный материал TUS-44, который объединяет свойства графена и ковалентного органического каркаса (COF). В отличие от стандартных защитных мембран, которые лишь механически препятствуют прохождению частиц, новый межслойный компонент действует активнее: он химически связывает полисульфиды и способствует протеканию электрохимических реакций, поддерживая высокую эффективность системы.
В ходе лабораторных тестов прототип аккумулятора с использованием TUS-44 продемонстрировал начальную емкость на уровне 1455,7 мА·ч/г. Результаты испытаний подтвердили исключительную стабильность: после 1000 циклов заряда и разряда под высокой нагрузкой показатель деградации составил всего 0,034% на цикл. Кроме того, собранный исследователями пакетный аккумулятор показал впечатляющую удельную энергоемкость — около 674 Вт·ч/кг.
Разработчики подчеркивают, что использование методов молекулярного проектирования создает надежную базу для выпуска энергоемких и долговечных литий-серных батарей. В будущем эта технология может стать полноценной альтернативой современным литий-ионным источникам питания.
