Проблема літій-сірчаних акумуляторів крилася в неправильній хімічній реакції

Створення та вдосконалення літій-сірчаних акумуляторів як альтернатива літій-іонним наразі є одним із найперспективніших напрямів розвитку науки.

На жаль, створення літій-сірчаних акумуляторів пов’язане з низкою труднощів, головна з яких – низький ресурс батареї. Адже для живлення електромобіля акумулятор повинен витримувати багато тисяч циклів заряджання, тоді як сучасні літій-сірчані акумулятори, при більш ніж п’ятикратній ємності порівняно з літій-іонними і при співставних габаритах, витримують лише кілька десятків циклів і руйнуються.

Єдиним фактором, що не дозволяє зробити електромобіль справді економним і доступним, є висока вартість елемента живлення. Вартість Li-ion акумулятора часто становить до 50% вартості автомобіля, і тут також дуже приваблива дешевизна елементів літій-сірчаного акумулятора.

Не втішні результати випробувань змусили вчених Стенфордського університету вдатися до рентгенівської мікроскопії.
Попередні дослідження свідчили про ерозію часток сірки із сірчано-вуглецевого катода під час хімічної реакції між ним і літієвим анодом. Однак рентгенографія показала, що руйнування часток сірки в електроді не відбувається.

Причиною нестабільної роботи виявився процес реакції іонів літію з сіркою, що неминуче відбувається в результаті розрядження акумулятора.

Утворені внаслідок цієї хімічної реакції полі сульфіди адсорбуються літієвим іоном і порушують активне середовище батареї. На жаль, навіть невеликої кількості полі сульфідів достатньо для дестабілізації роботи літій-сірчаного акумулятора. Та діагностика проведена, тепер науковцям необхідно зробити процес синтезу полі сульфідів контрольованим, можливо, за рахунок застосування інгібіторів, або ізолювати їх проникнення в активне середовище – електроліт. Тоді вже найближчим часом літій-сірчані акумулятори витіснять літій-іонні.