Аккумуляторы из переработанных бронежилетов могут давать в пять раз больше энергии и служить до 10 лет

Как заявлено в пресс-релизе, подготовленном Мичиганским университетом, американским ученым удалось совершить настоящий прорыв в области литий-серный аккумуляторов. Новая модификация батареи может давать в пять раз больше энергии.

По мнению исследователей, новые батареи в будущем смогут стать достойной альтернативой литий-ионным аккумуляторам. Изготовление последних связано с добычей опасного элемента кобальта, а также выделением больших объемов CO2 во время производства.

Батареи из переработанного кевлара

Для стабилизации химической реакции между литиевым анодом и серным катодом ученые использовали сеть из арамидных нановолокон. Эти волокна были получены путем переработки кевлара, из которого изготавливаются бронежилеты.

Помимо увеличенной емкости, разработчики отмечают еще несколько отличительных качеств нового типа батарей. Так, каждая из них может проходить до 1000 циклов зарядки. По предварительным оценкам, если литий-серный аккумулятор установить в электромобиль, он проработает около 10 лет. Как утверждает руководитель проекта Николас Котов, такого длительного срока службы удается достичь за счет сочетания высокой емкости, скорости зарядки, устойчивости и безопасности батареи. Сейчас основной задачей разработчиков является увеличение количества рабочих циклов аккумулятора и снижение его стоимости.

Именно благодаря арамидной мембране удается предотвратить образование в аккумуляторе литий-серных соединений (полисульфидов), которые снижают его емкость. В то же время сетка позволяет ионам лития беспрепятственно проникать в серу и возвращаться обратно.

Батарея, близкая к идеалу

Ученые из университета Мичигана отмечают, что добывать материал для новейших батарей можно путем переработки кевларовых бронежилетов и других изделий, выполненных из этого материала. Профессор Котов уже подал заявку на патент на арамидную мембрану и даже планирует основать собственную компанию, для продвижения своего изобретения в будущем. Если говорить о емкости и эффективности, литий-серная батарея приблизилась к теоретическому пределу технологии и «практически идеальна». Основной целью проекта является создание аккумулятора, который достигал бы максимума не только по своей емкости, но и всем остальным важным параметрам (безопасности, долговечности, надежности, приемлемой стоимости). Сейчас батарея представлена в единственном экземпляре, который разработали участники Мичиганского стартапа «Our Next Energ».

Достичь столь высоких показателей авторам проекта удалось благодаря сочетанию в одном изделии молекулярного и наноразмерного масштабов. Им удалось объединить прочность арамидной сети с ионной селективностью клеточных мембран.

Прочие преимущества

Помимо основных качеств, литий-серные аккумуляторы имеют и другие преимущества перед другими типами батарей. Так, они легко выдерживают экстремальные температуры, как высокие, так и низкие.

Также процесс производства литий-серных аккумуляторов значительно проще, чем литий-ионных т.к. арамидную сетку можно получать после переработки кевлара, а добывать необходимую для производства серу значительно легче, чем дефицитный кобальт, который необходим при создании литий-ионных батарей.

Источник: Interestingengineering.