Китайські фізики зробили крок до створення акумуляторів майбутнього, які здатні працювати в найбільш екстремальних умовах на планеті та за її межами. Дослідники розробили технологію, що дозволяє значно підвищити стабільність та ємність термічних батарей, розв’язавши проблему, яка роками стримувала цей напрямок. Йдеться про приборкання так званого ефекту шатлу – головного «вбивці» енергоефективності таких пристроїв.
Термічні батареї — це специфічний тип джерел енергії, що ідеально підходять для середовищ, де звичайні літій – іонні аналоги деградують за лічені хвилини. Проте їхньою головною вразливістю був процес, при якому полісульфіди розчиняються всередині елемента живлення. Це призводить до незворотної втрати сірки та стрімкого падіння ємності. Прорив у боротьбі з цим явищем здійснила команда з Інституту технологічної інженерії Китайської академії наук.
Під керівництвом професорів Ван Суна та Чжу Юнпіна вчені створили унікальний тип катодного матеріалу. Результати їхньої праці, опубліковані в престижному журналі Advanced Science, описують створення інтелектуального бар’єра навколо активних частинок. Ця структура працює за принципом вибіркового фільтра: вона вільно пропускає потрібні іони, але надійно блокує компоненти, що спричиняють деградацію батареї.
Ключем до успіху стали ковалентні органічні каркаси, відомі як COF. Це пористі матеріали з чіткою кристалічною будовою, які дослідники адаптували як захисне покриття для мікроскопічних каналів усередині акумулятора. Таке покриття ефективно утримує сірку на місці, не порушуючи при цьому загальну провідність системи. За словами авторів дослідження, цей метод створює міцну основу для розробки батарей із надвисокою щільністю енергії.
Завдяки своїй стійкості до температурних коливань, термічні батареї вже стали незамінними у низці критичних галузей:
- Військова техніка та сучасне озброєння,
- Аерокосмічні системи та міжпланетні апарати,
- Спеціалізоване обладнання для глибокого буріння свердловин.
Запропонований підхід не лише покращує існуючі технології, а й відкриває шлях до використання альтернативних матеріалів. Це може суттєво зменшити світову залежність від дефіцитного літію. Хоча попереду ще багато випробувань, цей винахід став важливим кроком до ширшого впровадження термічних джерел енергії у цивільну промисловість та високі технології.
