Жапония ғалымдары аккумуляторлар әлемінде төңкеріс жасады: литий-күкіртті батарея әзірленді

Жапонияның технология әлемінде үлкен дүрбелең тудырған жаңалық ашылды. Тохоку университетінің зерттеушілері литий-ионды батареяларға қарағанда бірнеше есе тиімді әрі арзан жаңа буын литий-күкіртті аккумуляторын әзірледі. Бұл өнертабыс заманауи электромобильдер мен гаджеттердің жұмыс уақытын түбегейлі өзгертуі мүмкін. Бұл туралы Ixbt.com хабар береді.

Литий-күкіртті батареялар ұзақ уақыттан бері литий-ионды баламаларының негізгі бәсекелесі ретінде қарастырылып келеді. Олардың басты артықшылығы — энергия сыйымдылығының жоғары болуы және өндірісте салыстырмалы түрде арзан әрі табиғатта мол кездесетін күкірттің қолданылуы. Алайда осы уақытқа дейін «полисульфидті шаттл» әсері, яғни электродтар арасындағы бөлшектердің дұрыс қозғалмауы салдарынан мұндай батареялар қуатын тез жоғалтатын.

TUS-44 материалы: мәселенің инновациялық шешімі

Жапониялық ғалымдар бұл мәселені шешу үшін ковалентті органикалық қаңқа (COF) мен графен қоспасынан тұратын TUS-44 атты гибридті материал жасады. ixbt.com мәліметінше, бұл жаңа қабат жай ғана бөгет қызметін атқармайды, сонымен қатар қажетсіз бөлшектерді химиялық жолмен байланыстырып, аккумулятордағы электрохимиялық реакциялардың тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Зертханалық сынақтардың нәтижелері таңғаларлық көрсеткіштер көрсетті. Жаңа материалмен жабдықталған аккумулятордың бастапқы сыйымдылығы 1455,7 mA·soat/g болды. Ең маңыздысы, 1000 зарядтау және разрядтау циклінен кейін де энергия жоғалту көрсеткіші әр циклге небәрі 0,034 пайызды құрады. Бұл батареяның жылдар бойы тиімділігін дерлік жоғалтпайтынын білдіреді.

Тағы бір маңызды аспект — энергияның меншікті тығыздығы. Зерттеушілер құрастырған прототиптік аккумулятор 674 W·soat/kg энергия тығыздығын көрсетті. Салыстыру үшін, қазіргі таңда жаппай өндірілетін ең озық литий-ионды батареяларда бұл көрсеткіш әдетте 250-300 W·soat/kg шамасында болады. Демек, жаңа технология бірдей көлемде екі еседен астам энергия сақтауға мүмкіндік береді.

Бұл жаңалық смартфондар үшін ғана емес, электромобильдер өнеркәсібі үшін де аса маңызды. Егер литий-күкіртті батареялар жаппай өндіріске енгізілсе, Tesla немесе BMW сияқты брендтердің электромобильдері бір рет зарядталғанда қазіргіге қарағанда екі есе ұзақ қашықтық жүре алады. Сонымен қатар күкірттің арзандығы соңғы өнім бағасының төмендеуіне ықпал етеді.

Зерттеу авторларының айтуынша, молекулалық дизайнға негізделген бұл тәсіл төзімділігі жоғары әрі сыйымдылығы мол аккумуляторлар жасауға жол ашады. Қазір ғалымдар технологияны өнеркәсіп ауқымында қолдану және өндіріс процестерін оңтайландыру жұмыстарын жүргізіп жатыр.