Графеновая оболочка улучшит характеристики серно-литиевых батарей

Учёные Кембриджского университета и Пекинского технологического института изобрели структуру электрода для перезаряжаемых серно-литиевых батарей. Такой тип аккумуляторных батарей теоретически должен обеспечить большей удельной энергоёмкостью по сравнению с ионно-литиевыми батареями.

Для производства катода из серы исследовательская команда Кембриджского университета использовала металлоорганические каркасные структуры (MOF) в качестве пористых проводящих углеродистых клеток, в которых сера ведёт себя как носитель, а наночастицы серы-углерода выступают в качестве элементов для хранения энергии.

Углеродный остов ведёт себя в качестве физического барьера, ограничивающего активный материал в рамках пористой структуры. Это приводит к улучшению стабильности циклических процессов и высокой эффективности. Учёные также выяснили, что дальнейшая изоляция серно-углеродистых энергонакапливающих элементов в гибких графеновых листах ускоряет перемещение электронов и ионов.

Повышение динамики носителей заряда стало возможным благодаря межсоединениям в графеновой сети с высокой электрической проводимостью. Эта композитная структура с пористым остовом и проводящими связями позволит выработать перспективные в использовании электроды для перезаряжаемых батарей. Работа учёных представляет базисный, но гибкий подход, позволяющий улучшить использование серы и повысить стабильность циклических процессов в батареях. Модификация энергонакапливающих элементов или каркасной структуры путём введения примесей или полимерного покрытия может привести к новому уровню рабочих характеристик.

Инновационная интеграция энергетических носителей в ионно-электроном каркасе открыла двери для производства высокопроизводительных батарей на основе нетопотактических (не приводящих к структурным изменениям кристаллического состава) химических реакций.