Аккумуляторы будут работать годами благодаря очень дешевому материалу: что придумали

Об этом пишет издание interestingengineering.com.

Литий-серные аккумуляторы и легче, и более устойчивы, чем широко используемые литий-ионные. Однако коммерческое использование пока ограничено из-за проблем со сроком службы. Кукурузный белок может помочь преодолеть эти проблемы.

Исследователи обнаружили, что защитный барьер, изготовленный из кукурузного белка в сочетании с пластиком, значительно улучшил производительность литий-серных аккумуляторов размером с кнопку. Сепаратор на основе кукурузы помог батарее сохранять заряд в течение 500 циклов, что является заметным улучшением по сравнению с аккумуляторами без барьера.

Литий-серные аккумуляторы считаются лучшей альтернативой литий-ионным из-за их небольшого размера, легкого веса и способности удерживать гораздо больше энергии. Более того, такие батареи используют серу в качестве катода, который не только дешев и нетоксичен, но и доступен в изобилии. С другой стороны, катод литий-ионного аккумулятора изготовлен из оксидов металлов и включает токсичные тяжелые металлы, такие как кобальт или никель.

Однако литий-серные аккумуляторы имеют свой собственный набор ограничений. Одна из основных проблем, эффект челнока, возникает, когда серная часть батареи просачивается в жидкость и перемещается на литиевую сторону, что приводит к поломке. Кроме того, на литиевой стороне батареи часто образуются шипы, дендриты, которые могут привести к коротким замыканиям.

Чтобы решить эти проблемы, ученые использовали кукурузный белок в качестве защитного покрытия для сепаратора, размещенного в середине батареи.

Строительные блоки белка — это аминокислоты, которые реагируют с материалами батареи, чтобы усилить движение ионов лития и помочь подавить эффект челнока. Поскольку белок естественным образом сворачивается сам по себе, исследователи добавили небольшое количество гибкого пластика, чтобы сделать его плоским, что улучшило его производительность и стабильность.

Ученые сосредоточены на дальнейших исследованиях, чтобы понять, как можно оптимизировать структуру белка для еще большей производительности.

"Белок — это очень сложная структура. Нужно провести дополнительные исследования с помощью моделирования, чтобы определить, какие аминокислоты в структуре белка могут лучше всего работать для решения проблем критического челночного эффекта и дендритов", — прокомментировали исследователи.