Удельная плотность энергии — почти 700 Вт·ч/кг: создан литий-серный аккумулятор, сильно превосходящий литий-ионные

Исследователи из Университета Тохоку (Япония) разработали новый межслойный материал, который решает одну из ключевых проблем литий-серных аккумуляторов — «эффект полисульфидного шаттла».

Литий-серные батареи считаются перспективной альтернативой литий-ионным: они потенциально обладают более высокой энергоемкостью, дешевле в производстве и используют более доступную серу. Однако их развитию мешает проблема миграции полисульфидов между электродами, из-за которой аккумуляторы быстро теряют емкость.

Для решения этой задачи ученые создали гибридный материал TUS-44, сочетающий ковалентный органический каркас (COF) и графен. В отличие от традиционных барьерных решений, новый межслой не просто блокирует нежелательные частицы, а химически связывает их и одновременно поддерживает дальнейшие электрохимические реакции, сохраняя эффективность батареи.

В лабораторных испытаниях аккумулятор с новым материалом показал начальную емкость 1455,7 мА·ч/г. После 1000 циклов зарядки и разрядки при высокой нагрузке потери составили всего около 0,034% на цикл. Кроме того, исследователи собрали пакетный аккумулятор, который продемонстрировал удельную энергоемкость около 674 Вт·ч/кг.

По словам авторов работы, подход на основе молекулярного проектирования открывает путь к созданию более долговечных и энергоемких литий-серных аккумуляторов, которые в перспективе могут стать альтернативой современным литий-ионным батареям.