“2020年圣彼得堡国立大学创业大赛”的参赛队伍Sulphur Energy提出了提高锂硫电池寿命的方法。通过这一方法,锂硫电池能获得比锂离子能源储存器更好的效果,也能在进行大量生产。

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早在2004年科学家们就发明了锂硫电池,这时能源领域的一大飞跃。与以往的电池相比,锂硫电池最关键的区别在于其阴极组成部分中有硫。这样一来,锂硫电池的容量比锂离子电池提高了两倍,并且能在零下40℃的环境中使用,这对于在北极地区搜寻矿物的无人飞行设备来说非常重要。此外,硫是很容易获取的原料,这也降低了产品的最终价格。然而,这种电池还没有进行工业规模的生产。

锂硫电池在具备这些优点的同时,也有着一些很重要的不足。其中一个就是硫会从阴极中被冲掉,这就会引起电池容量的快速下降。因此,锂硫电池的使用寿命非常有限,比锂离子电池要小两倍。我们这个项目的目标就是解决这一问题,让锂硫电池的寿命和锂离子电池一样。

项目队长、基础和应用纳米材料及纳米技术方向硕士生瓦连金·叶尔朔夫

为此,大学生们发明了一种特殊的薄膜分隔片,能够防止阴极中的硫溢出。这种分隔片由氢化铝组成,这种化合物和硫不会发生反应,因此硫就不会离开阴极。同时,薄膜能够在不影响电池功能的情况下,让锂进入电解质并从电解质中返回,电解质是一种能够产生电流的物质,位于阴极和阳极之间。这种电池的容量将比锂离子电池的大70-80%,寿命也不比锂离子电池的短。

此外,这群大学生不是唯一一群试图延长锂硫电池寿命的人。三星公司和英国Oxis Energy公司也在进行类似的研发,他们在德国的科学机构中进行研究。然而,据研究人员透露,这些企业并不打算出售自己的先进技术。而在俄罗斯,并不是所有的地方都能使用他们的技术。比如,在军工领域中的电池最好使用本国生产的,以防外国供应商的突然断货。

我们计划开展小规模的生产并向企业进行出售产品。我们希望能从采掘业开始,为在严酷天气条件下工作的无人飞行设备生产电池。之后将扩大用户范围。

项目队长、基础和应用纳米材料及纳米技术方向硕士生瓦连金·叶尔朔夫

目前,大学生们正在进行技术测试,确定薄膜的最佳厚度并在不同的条件下检查电池的容量。他们将在“2020年圣彼得堡国立大学创业大赛”决赛中展示样机。

这个团队共由五人组成。格尔曼·西罗特金(化学系)负责材料和成和化学设计;瓦季姆·卡兹洛夫(物理系)负责电池组装和测试中的工程任务;米哈伊尔·尼古拉耶夫(无线电物理系)主要进行将技术投入生产的比例缩放;弗拉基斯拉夫·别斯金(管理系)负责经济部分和项目的市场推广;瓦连金·叶尔朔夫(基础和应用纳米材料及纳米技术方向)进行项目的电化学部分的工作并统筹协调团队工作。圣彼得堡国立大学副教授、化学博士奥列格·列文担任该团队的导师。