Исследователи из Университета штата Аризона придумали способ, позволяющий усовершенствовать литий-серные аккумуляторы. Для этого они разработали метод использования элементной серы в качестве альтернативного сырья при изготовлении полимерных материалов.

Метод, получивший рабочее название «обратная вулканизация», позволяет изготовить химически устойчивые и лёгкие в обработке полимерные материалы из элементной серы. Она считается дешёвым побочным продуктом, в избытке выделяющимся на многих технологических стадиях других производственных процессов.

Большое количество серы образуется при очистке нефти и газа для получения углеводородного топлива. Каждые сто литров бензина пополняют склад серы примерно на триста грамм. В настоящее время количество требующей утилизации серы на предприятиях нефтепереработки измеряется сотнями тысяч и миллионами тонн.

Сера как производственный отход (фото: gazetaturan.com)
Сера как производственный отход (фото: gazetaturan.com)

Согласно предложенной методике, синтез нового пластика проводится через прямую сополимеризацию элементной серы с виниловыми мономерами. Методика включает в себя модификацию серы в сополимерные формы с настраиваемыми термомеханическими свойствами. Из них изготавливаются плёнка или слоистые структуры, демонстрирующие хорошие электрохимические свойства.

Из таких сополимеров предлагается делать литий-серные аккумуляторы нового поколения. Они компактнее и демонстрируют высокую удельную ёмкость (823 мА*ч/г в 100 циклах по результатам первых лабораторных испытаний).

Серосодержащий полимер (в чашке Петри) и элементная сера (фото: Jared Griebel/ Pyun lab, University of Arizona)
Серосодержащий полимер (в чашке Петри) и элементная сера (фото: Jared Griebel/Pyun lab, University of Arizona)

Первые литий-серные аккумуляторы появились около десяти лет назад. Они дешевле, безопаснее в эксплуатации, легче переносят охлаждение до низких температур и перегрев, обладают большей плотностью тока и увеличенной (по сравнению с литий-ионными АКБ) зарядовой ёмкостью. Главным недостатком ранних версий Li-S аккумуляторов было малое количество циклов перезарядки. Более совершенные варианты серосодержащих катодов позволили избавиться от него.