Ученые поняли, почему литий-серные батареи работают медленно. Об этом сообщает Берлинский центр материалов и энергии имени Гельмгольца.
Твердотельные литий-серные батареи считаются перспективной заменой современных литий-ионным аккумуляторам, поскольку хранят энергию с более высокой плотностью и не склонны возгораться и взрываться. Однако по необъяснимой до недавнего момента причины экспериментальные аккумуляторы выдавали слишком малую мощность — то есть, медленно разряжались.
Роберт Брэдбери и его коллеги пронаблюдали за этой батареей в работе и отследили, как идет транспорт ионов лития между анодом и катодом в твердотельной литий-серной батарее. Поскольку литий трудно обнаружить рентгеновскими методами, вместо него батарею «просвечивали» потоком нейтронов.
«Из данных нейтронной радиографии мы видим, что существует фронт реакции ионов лития, протянувший через весь композитный катод вдоль него. Это подтверждает негативное влияние на процесс низкой ионной проводимости материала», — утверждают авторы. Иными словами, носителя заряда (ионы) слишком медленно перемещаются через материал. Кроме того, удалось увидеть литий, сконцентрированный вблизи токосъемника во время зарядки. Это приводит к уменьшению емкости, потому что только часть лития транспортируется обратно к моменту, когда батарея заряжена.
Работа раскрывает ранее упускаемое из виду узкое место разработки твердотельных батарей, показывая, что в катодных композитах существуют ограничения из-за медленного переноса ионов. Теперь задача состоит в том, чтобы обеспечить более быстрое перемещение ионов внутри катодного композита.
Ранее эксперимент показал, что фокус с исчезающим шариком не может обмануть мартышек.