Наноматериал, открытый профессором Линдой Назар (Linda Nazar) и ее сотрудниками из канадского Университета Ватерлоо, позволяет преодолеть главное препятствие на пути разработки литий-серных (Li-S) батарей для электромобилей. Такие источники питания теоретически должны позволить машине проходить втрое большую дистанцию, чем сегодняшние литий-ионные с аналогичным массогабаритными характеристиками.

К сожалению, серный катод истощается уже после нескольких циклов перезарядки из-за того, что сера переходит в электролит, где восстанавливается входящими электронами с образованием полисульфидов.

Группа Назар сначала пыталась физически связывать полисульфиды в пористом углероде или графене, но в ходе исследования натолкнулась на гораздо лучший вариант – оксид титана. Об этом сообщалось в статье, размещенной в августовском выпуске Nature Communications.

В дальнейшем они установили, что нанолисты двуокиси марганца работают еще эффективнее, чем оксид титана. В новой статье для Nature Communications описывается двухэтапный процесс химического восстановления сульфидов на насыщенной кислородом поверхности ультратонкого слоя MnO₂, с политиосульфатом в качестве промежуточного продукта.

Усовершенствованный таким образом катод продемонстрировал способность перезаряжаться на протяжении более 2 тыс. циклов.

Интересно, что рассматриваемая поверхностная реакция аналогична процессу получения жидкости Вакенродера, открытому в 1845 г. в эпоху расцвета немецкой серной химии.

«Очень немногие изучают или преподают серную химию сегодня, – говорит Назар. – Есть ирония в том, что приходится обращаться к столь древним источникам, чтобы понять то, что может радикально изменить наше будущее».

С докладом о перспективах и реальности серных батарей профессор Назар выступит на ежегодной конференции AAAS (American Association for the Advancement of Science), которая пройдет 14 февраля в Сан-Хосе (штат Калифорния).

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365