Batterier dör vid de mest obekväma tider. Mobiltelefoner blir mörka under viktiga konversationer eftersom ett batteri inte har laddats. Eller så går bilindustrin upp med spänning för ett nytt batteridrivet fordon, men den behöver laddas ofta. Eller arbetet är försenat eftersom batteriet till din strängtrimmer är slut.

Forskare vid University of Texas i Dallas har utvecklat en kraftfull, miljövänligt litium-svavelsubstitut som kan förlänga batteriets livslängd drastiskt. Deras arbete har publicerats i tidningen Naturnanoteknik .

"Vanliga litiumjonbatterier har bara en viss kapacitet, "sa Dr Kyeongjae" K.J. "Cho, professor i materialvetenskap och teknik. "Och de flesta vill använda sina telefoner under en längre tid."

Många smartphone-användare känner till litiumjonbatteriernas hållbarhet. Ibland kan en avgift pågå ungefär en dag. Cho sa att de flesta skulle hålla med om att det skulle vara bekvämare om avgiften varade en vecka eller mer.

Cho, tillsammans med forskningsassistenten Dr. Jeongwoon Hwang, båda vid Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science, arbetat med andra regionala forskare för att förbättra litium-svavelbatterier, länge ansett av många vara en utveckling från litiumjonbatterier.

Litium-svavel kan vara lösningen

Litium-svavelbatterier har viktiga fördelar jämfört med litiumjonbatterier. Enligt Cho, de är billigare att göra, väger mindre, lagra nästan dubbelt så mycket energi som litiumjonbatterier och är bättre för miljön.

"Ett litium-svavelbatteri är vad de flesta i forskarsamhället tror är nästa generations batteri, "Sa Cho." Den har en kapacitet på cirka tre till fem gånger högre än litiumjonbatterier, vilket betyder att om du är van vid en telefon som varar i tre timmar, du kan använda den i nio till 15 timmar med ett litium-svavelbatteri. "

Men litium-svavelbatterier är inte utan problem. Svavel är en dålig elektrisk ledare och kan bli instabil under bara flera laddnings- och laddningscykler. Elektroder som går sönder är en annan anledning till att litium-svavelbatterier inte är vanliga.

Forskare har försökt förbättra litium-svavelbatterier genom att sätta litiummetall på ena elektroden och svavel på den andra. Dock, litiummetall är ofta för instabil, och svavel för isolerande. Forskarna upptäckte en teknik som producerade ett svavel-kol-nanorörämne som skapade mer konduktivitet på en elektrod, och en nanomaterialbeläggning för att skapa stabilitet för den andra.

Cho och andra forskare upptäckte att molybden, ett metalliskt element som ofta används för att förstärka och härda stål, skapar ett material som justerar tjockleken på beläggningen i kombination med två svavelatomer, en beläggning tunnare än siden av ett spindelnät. De fann det förbättrad stabilitet och kompenserade för dålig konduktivitet för svavel, vilket möjliggör större effekttäthet och gör litium-svavelbatterier mer kommersiellt gångbara.

"Detta var vad alla letade efter, under en lång tid, "Sa Cho." Det är genombrottet. Vi försöker undertrycka sidreaktioner. Det är en skyddsteknik. "

Forskare säger att detta fynd kan förändra hur vi ser på batterier och upplever batterilivslängd.

"Vi tar detta till nästa steg och kommer att stabilisera materialet fullt ut, och förverkliga det, praktisk kommersiell teknik, "Sa Cho.