Научный прорыв в области аккумуляторных технологий: международная команда исследователей создала ультратонкий фильтр, способный кардинально улучшить стабильность и долговечность перспективных литий-серных батарей. Учёные из Университета Флориды, Университета Пердью и Университета Вандербильта представили инновационное решение, которое позволяет аккумуляторам сохранять высокую энергоёмкость на протяжении более 150 циклов заряда-разряда, что является значительным шагом вперёд для этой технологии.
Проблема, которую решает фильтр
Литий-серные аккумуляторы считаются одной из самых перспективных замен современных литий-ионных батарей благодаря их способности хранить больше энергии при меньшем весе. Однако их широкому внедрению долгое время мешала ключевая проблема: в процессе работы сера образует длинные полисульфидные цепи. Эти цепочки молекул мигрируют внутри батареи, загрязняют электроды и вызывают быструю деградацию, приводящую к потере мощности и сокращению срока службы.
Принцип работы атомарного сита
Новое решение представляет собой фильтр из одноатомного слоя графена, который действует как высокоточное молекулярное сито. Его уникальная структура с калиброванными наноразмерными отверстиями свободно пропускает ионы лития, необходимые для электрохимических реакций, но эффективно блокирует более крупные и вредные серные цепи.
Обратите внимание: NASA инвестирует в футуристический телескоп, который будет строить сам себя в космосе.
Исследователи проводят аналогию: принцип работы похож на микроскопический кофейный фильтр, который задерживает гущу, или на вышибалу в клубе, который избирательно пропускает гостей. Технология изготовления такого фильтра основана на методе химического осаждения из паровой фазы, позволяющем выращивать графеновую плёнку с заданными свойствами на медной фольге.Результаты испытаний и перспективы
Лабораторные испытания показали впечатляющие результаты: батареи, оснащённые графеновым фильтром, практически не теряли свою исходную ёмкость, в то время как обычные литий-серные аккумуляторы демонстрировали быстрое падение характеристик. Это открывает огромные перспективы не только для потребительской электроники (смартфоны, ноутбуки, дроны), но и, что особенно важно, для сектора электрического транспорта.
Более лёгкие и энергоёмкие аккумуляторы критически необходимы для электрификации грузовиков, поездов и даже морских судов. В этих областях вес самой батарейной системы становится ключевым ограничивающим фактором из-за так называемого «эффекта весовой компенсации» — чем тяжелее батарея, тем больше энергии требуется для её перемещения. Хотя технология ещё требует дальнейшей доработки и масштабирования, данный успех наглядно демонстрирует, что инженерия на атомарном уровне способна предлагать элегантные решения для давних технологических барьеров, приближая будущее с более долговечной электроникой и транспортом с увеличенным запасом хода.
Исследование было подробно описано в рецензируемом научном журнале ACS Applied Materials and Interfaces.
02.10.2025 17 FacebookXVKontakteOdnoklassnikiTelegram Подпишитесь на нас:Вконтакте / Telegram / Дзен НовостиБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Учёные разработали фильтр толщиной в атом, который значительно увеличивает срок службы литий-серных аккумуляторов, перспективных для электротранспорта.