Новата батерия не само използва богатия, леснодостъпен и евтин основен материал, сяра, но също така решава риска от запалимост, който съществува при други технологии на батериите. "Нашият подход представлява пълна промяна от сегашната концепция за батерия, състояща се от два електрода, свързани с течен електролит, както се използва през последните 150 до 200 години", каза Ченгду Лианг.
Потенциалът на литиево-сярните батерии е известен от десетилетия. Въпреки това не е било възможно да се проектират достатъчно трайни широкомащабни версии за търговска употреба. Проблемът беше в течния електролит. От една страна, той увеличи проводимостта, от друга страна, ограничи живота на батерията. Членовете на екипа решиха това чрез синтезиране на уникални високо сярни материали, които провеждат йони, както и литиевите оксиди, често използвани в катода на батерията. Сярен катод, комбиниран с литиев анод и нов твърд електролитен материал.
„Това революционно преминаване от течни към твърди електролити елиминира проблема със разтварянето на сяра и ви позволява да се възползвате напълно от обещанието на литиево-сярните батерии. Нашето решение за батерии наистина ще намали разходите, ще увеличи енергийната плътност и ще подобри безопасността в сравнение със съществуващите литиеви технологии “, добави Ченгду Лианг.
Новият йодопроводим катод позволява на батерията да поддържа капацитет от 1200 милиампера часа (mAh) на грам след 300 цикъла на зареждане и разреждане при 60 градуса по Целзий. Конвенционалният катод на литиево-йонна батерия има среден капацитет от само 140-170 mAh на грам. Това представлява приблизително осемкратно предимство на литиево-сярните батерии. Тъй като обаче те произвеждат само около половината напрежение над литиево-йонното, полученото предимство е "само" четирикратно. Премахва запалими течни електролити, които могат да реагират с литий, за да повишат безопасността на батерията.
Сярата за производството на нови катоди може да се получи много евтино, защото освен всичко друго, тя е изобилен отпадъчен продукт от промишлената преработка на нефт. „Сярата е практически безплатна. Литиево-сярното устройство не само съхранява много повече енергия от съединенията на преходните метали в катодите на литиево-йонните батерии, но също така помага за рециклирането на отпадъчния продукт до полезна технология. Нашият проект олицетворява синергията на фундаменталната наука и приложните изследвания. Разбрахме явлението с основни познания, идентифицирахме проблема и след това създадохме правилния материал за решаване на проблема, което доведе до успеха на цялото устройство с многобройни приложения в реалния свят “, каза Ченгду Лианг.
Той и колегите му публикуват тези констатации онлайн предварително в списанието Angewandte Chemie International Edition.