Акумулятори працюватимуть роками завдяки дуже дешевому матеріалу: що придумали

Дослідники з Університету штату Вашингтон знайшли спосіб використовувати кукурудзяний білок для поліпшення продуктивності літій-сірчаних акумуляторів.

Про це пише видання interestingengineering.com.

Літій-сірчані акумулятори і легші, і стійкіші, ніж широко використовувані літій-іонні. Однак комерційне використання поки обмежене через проблеми з терміном служби. Кукурудзяний білок може допомогти подолати ці проблеми.

Дослідники виявили, що захисний бар'єр, виготовлений з кукурудзяного білка в поєднанні з пластиком, значно поліпшив продуктивність літій-сірчаних акумуляторів розміром з кнопку. Сепаратор на основі кукурудзи допоміг батареї зберігати заряд протягом 500 циклів, що є помітним поліпшенням порівняно з акумуляторами без бар'єру.

Літій-сірчані акумулятори вважаються найкращою альтернативою літій-іонним через їхній невеликий розмір, легку вагу і здатність утримувати набагато більше енергії. Ба більше, такі батареї використовують сірку як катод, який не тільки дешевий і нетоксичний, а й доступний удосталь. З іншого боку, катод літій-іонного акумулятора виготовлений з оксидів металів і містить токсичні важкі метали, як-от кобальт або нікель.

Однак літій-сірчані акумулятори мають свій власний набір обмежень. Одна з основних проблем, ефект човника, виникає, коли сірчана частина батареї просочується в рідину і переміщується на літієву сторону, що призводить до поломки. Крім того, на літієвій стороні батареї часто утворюються шипи, дендрити, які можуть призвести до коротких замикань.

Щоб вирішити ці проблеми, вчені використовували кукурудзяний білок як захисне покриття для сепаратора, розміщеного в середині батареї.

Будівельні блоки білка — це амінокислоти, які реагують з матеріалами батареї, щоб посилити рух іонів літію і допомогти придушити ефект човника. Оскільки білок природним чином згортається сам по собі, дослідники додали невелику кількість гнучкого пластику, щоб зробити його плоским, що поліпшило його продуктивність і стабільність.

Вчені зосереджені на подальших дослідженнях, щоб зрозуміти, як можна оптимізувати структуру білка для ще більшої продуктивності.

"Білок — це дуже складна структура. Потрібно провести додаткові дослідження за допомогою моделювання, щоб визначити, які амінокислоти в структурі білка можуть найкраще працювати для розв'язання проблем критичного човникового ефекту і дендритів", — прокоментували дослідники.