Ëèòèé-ñåðíûå áàòàðåè — è ýëåêòðîìîáèëü ïðîåçæàåò â ïÿòü ðàç áîëüøå
Ñåé÷àñ â ýëåêòðîìîáèëÿõ èñïîëüçóþòñÿ ëèòèé-èîííûå àêêóìóëÿòîðû, ðàññ÷èòàííûå íà 200-300 öèêëîâ çàðÿäêè. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî èì íà ñìåíó ïðèäóò ëèòèé ñåðíûå ÀÊÁ, íî ó íèõ åñòü íåñêîëüêî ïðîáëåì. Âî-ïåðâûõ, èõ ìîæíî ïåðåçàðÿäèòü âñåãî 10 ðàç. Âî-âòîðûõ, â íèõ ïðîèñõîäèò äèôôóçèÿ ïîëèñóëüôèäà ëèòèÿ è ðîñò ëèòèåâûõ äåíäðèòîâ, ÷òî ðåçêî ñîêðàùàåò ñðîê èõ ñëóæáû.
Õîòÿ äî ýòîãî óæå óäàâàëîñü óâåëè÷èòü ÷èñëî öèêëîâ çàðÿäêè ëèòèé-ñåðíûõ àêêóìóëÿòîðîâ, íî ïðè ýòî ñíèæàëèñü èõ åìêîñòü, íàäåæíîñòü è áåçîïàñíîñòü. Òåïåðü ó ó÷åíûõ èç Ìè÷èãàíñêîãî óíèâåðñèòåòà ïîëó÷èëîñü óñòðàíèòü ýòè ïðîáëåìû è ñîçäàòü ëèòèé-ñåðíûé àêêóìóëÿòîð åìêîñòüþ 1268 ìÀ÷/ã è ñðîêîì ñëóæáû áîëåå 3500 öèêëîâ.
Äëÿ ýòîãî â íîâîì ÀÊÁ èñïîëüçîâàíà áèîìèìåòè÷åñêàÿ ìåìáðàíà, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé ñåòü àðàìèäíûõ íàíîâîëîêîí, ïðîïèòàííûõ ñ ïðîïèòêîé ýëåêòðîëèòíûì ãåëåì. Òàêàÿ ñâåðõïðî÷íàÿ ïðåãðàäà ïðåïÿòñòâóåò ðîñòó äåíäðèòîâ – æåñòêèõ äðåâîâèäíûõ ñòðóêòóð, êîòîðûå ÷àñòî îáðàçóþòñÿ â ëèòèåâûõ áàòàðåÿõ è ðàñòóò îò îäíîãî ýëåêòðîäà ê äðóãîìó.
Òàêæå ìåìáðàíà ïðåäîòâðàùàåò îáúåäèíåíèå àòîìîâ ëèòèÿ è ñåðû â ïîëèñóëüôèäû, ñïîñîáíîå ïðèâåñòè ê ðåçêîìó óìåíüøåíèþ åìêîñòè àêêóìóëÿòîðà. Íîâàÿ ìåìáðàíà íå òîëüêî ïðîïóñêàåò èîíû ëèòèÿ îò ëèòèåâîãî ýëåêòðîäà ê ñåðíîìó è îáðàòíî, íî è çàäåðæèâàåò ïîëèñóëüôèäû ëèòèÿ.
Òàê êàê îáà âèäà ÷àñòèö èìåþò îäèíàêîâûé ðàçìåð, òî çàäåðæàòü ïîëèñóëüôèäû ïóòåì ïðîñòîãî ñîçäàíèÿ êàíàëîâ â ïåðåãîðîäêå íåâîçìîæíî. Ïîòîìó èññëåäîâàòåëè ñûìèòèðîâàëè ïîðû â áèîëîãè÷åñêèõ ìåìáðàíàõ è ïðèëîæèëè ê íèì ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä.
 ðåçóëüòàòå ïîëèñóëüôèäû ëèòèÿ ïðèëèïàþò ê àðàìèäíûì íàíîâîëîêíàì, ïîñëå ÷åãî èõ îòðèöàòåëüíûå çàðÿäû íà÷èíàþò îòòàëêèâàòü òàêèå æå ïîëèñóëüôèäíûå îáðàçîâàíèÿ. À âîò èîíû ëèòèÿ, èìåþùèå ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä, ïî-ïðåæíåìó ìîãóò ñâîáîäíî ïåðåòåêàòü îò îäíîãî ýëåêòðîäà ê äðóãîìó.
Ïðè òàêîé êîíñòðóêöèè ëèòèé-ñåðíîé áàòàðåè åå åìêîñòü áëèçêà ê òåîðåòè÷åñêè ïðåäåëüíîé (1675 ìÀ·÷/ã), è îíà òàêæå ñïîñîáíà ðàáîòàòü ïðè íèçêèõ è ñâåðõâûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ – äî +80 ⁰Ñ. È õîòÿ ðåàëüíûé ñðîê ñëóæáû ïðè áûñòðîé çàðÿäêå ìîæåò ñíèæàòüñÿ ñ 3500 äî 1000 öèêëîâ, ýòî âñå ðàâíî íàìíîãî áîëüøå, ÷åì âîçìîæíîñòè ëèòèé-èîííûõ àêêóìóëÿòîðîâ.
Ïðåèìóùåñòâî ëèòèé-ñåðíûõ áàòàðåé òàêæå çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ñåðà – áîëåå ðàñïðîñòðàíåííîå âåùåñòâî, ÷åì êîáàëüò, êîòîðûé ïðèìåíÿåòñÿ â ëèòèé-èîííûõ ÀÊÁ. Ýòî âåäåò ê óäåøåâëåíèþ ïðîèçâîäñòâà àêêóìóëÿòîðîâ è êàê ñëåäñòâèå – ýëåêòðîìîáèëåé. Ê òîìó æå àðàìèäíûå âîëîêíà äëÿ áèîìèìåòè÷åñêîé ìåìáðàíû ìîæíî ïîëó÷èòü ïðè ïåðåðàáîòêå ñòàðûõ áðîíåæèëåòîâ, ÷òî äåëàåò òàêèå áàòàðåè áîëåå ýêîëîãè÷íûìè.





