Південнокорейські дослідники з Інституту науки та технологій Тегу-Кьонбук (DGIST) розробили новий пористий вуглецевий матеріал, допований азотом, який значно покращує швидкість заряджання літій-сірчаних батарей. Це досягнення допомагає розв’язати проблему повільного заряджання, що раніше стримувала комерціалізацію технології, інформує Interesting Engineering.

Розробка спрямована на поліпшення формування літій-сульфіду (Li₂S) у батареї, що зменшує пасивацію (утворення тонкої плівки або шару на поверхні металу або мінералу, що діє як захисне покриття для цієї поверхні від подальших хімічних реакцій, таких як корозія, електророзчинення, розчинення — ред.) електродів. У результаті батарея може швидко заряджатися й розряджатися за 12 хвилин (при 5C) і зберігає 82% своєї місткості після 1,000 циклів. Крім того, навіть із високим вмістом сірки та низьким співвідношенням електроліт/сірка батарея демонструє стабільність понад 80 циклів.

Новий матеріал, виготовлений термічним відновленням із використанням магнію та металоорганічного каркаса ZIF-8, має стабільну графітоподібну структуру з численними порами. Ці пори покращують контакт сірки з електролітом і збільшують її навантаження, що підвищує продуктивність батареї. Азотне допування вуглецю додатково зменшує рухливість літій-полісульфідів, які зазвичай погіршують роботу батареї.

Дослідження показало, що новий матеріал дозволяє досягти місткості в 705 мА-год/г навіть за умов швидкого заряджання, що на 60% більше, ніж у звичайних літій-сірчаних батарей. Крім того, аналіз під мікроскопом підтвердив, що структура матеріалу сприяє ефективнішій взаємодії сірки з електролітом, забезпечуючи стабільну роботу.

Результати дослідження опубліковані в журналі ACS Nano.