پیشرفت باتری لیتیوم-گوگرد

یک تیم تحقیقاتی آزمایشگاه ملی آمریکا (Argonne) یک لایه میانی جدید ساخته و آزمایش کرده است تا از انحلال کاتد گوگرد در باتری های لیتیوم-گوگرد جلوگیری کند.

این لایه میانی جدید ظرفیت سلول Li-S را افزایش می دهد و آن را در صدها چرخه حفظ می کند و با این طراحی جدید، باتری های لیتیوم سولفور می توانند به پتانسیل کامل خود برسند.

مقاله مربوط به این تحقیق در Nature Communications منتشر شده است. باتری ها انرژی زیادی به زندگی روزمره می دهند، از تلفن های همراه و ساعت های هوشمند گرفته تا افزایش تعداد وسایل نقلیه الکتریکی. (اکثر این دستگاه ها از شیمی باتری معروف به نام فناوری باتری لیتیوم یون استفاده می کنند)

و در حالی که باتری‌های لیتیوم یونی از زمان معرفی اولیه راه طولانی را پیموده‌اند، اما دارای معایب آشنا نیز هستند، مانند طول عمر کوتاه، گرم شدن بیش از حد و چالش‌های زنجیره تامین برای برخی مواد خام.

دانشمندان در آزمایشگاه ملی آرگون (DOE) وزارت انرژی ایالات متحده در حال تحقیق بر روی راه حل هایی برای این مسائل با آزمایش مواد جدید در ساخت باتری هستند که یکی از این مواد گوگرد است.

گوگرد بسیار فراوان و مقرون به صرفه است و می تواند انرژی بیشتری نسبت به باتری های مبتنی بر یون سنتی در خود نگه دارد.

در مطالعه جدید، محققان تحقیقات باتری مبتنی بر گوگرد را با ایجاد لایه‌ای در داخل باتری که ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی را اضافه می‌کند و در عین حال تقریباً مشکل سنتی باتری‌های گوگردی را که باعث خوردگی می‌شد، از بین می‌برد، پیشرفت کردند.

Wenqian Xu دانشمند خط پرتو در Argonne's Advanced Photon Source خاطرنشان کرد: این نتایج نشان می‌دهد که یک لایه میانی فعال ردوکس می‌تواند تأثیر زیادی بر توسعه باتری Li-S داشته باشد. (ما یک قدم به دیدن این فناوری در زندگی روزمره خود نزدیکتر شده ایم)

طراحی باتری امیدوارکننده، یک الکترود مثبت حاوی گوگرد (کاتد) را با یک الکترود منفی فلزی لیتیوم (آند) جفت می کند.

در بین این اجزا، الکترولیت یا ماده‌ای است که به یون‌ها اجازه می‌دهد بین دو سر باتری عبور کنند و باتری‌های اولیه لیتیوم-گوگرد (Li-S) عملکرد خوبی نداشتند زیرا گونه‌های گوگرد (پلی سولفیدها) در الکترولیت حل می‌شد و باعث خوردگی آن می‌شد.

این اثر شاتل پلی سولفید بر عمر باتری تأثیر منفی می گذارد و تعداد دفعات شارژ باتری را کاهش می دهد.

برای جلوگیری از این شاتل پلی سولفید، محققان قبلی سعی کردند یک لایه میانی غیر فعال ردوکس بین کاتد و آند قرار دهند. اصطلاح غیرفعال ردوکس به این معنی است که ماده تحت واکنش هایی مانند واکنش های الکترود قرار نمی گیرد.

اما این لایه محافظ سنگین و متراکم است و ظرفیت ذخیره انرژی در واحد وزن باتری را کاهش می دهد، همچنین به اندازه کافی شاتل را کاهش نمی دهد. این یک مانع بزرگ برای تجاری سازی باتری های Li-S است.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.