پیشرفت در فناوری باتری Li-S وجود دارد: بیش از 99٪. قدرت پس از 200 چرخه

دانشمندان دانشگاه ملبورن (استرالیا) از پیشرفت‌هایی در فناوری تثبیت باتری لیتیوم-گوگرد (Li-S) خبر دادند. آنها توانستند سلول هایی بسازند که بیش از 99 درصد ظرفیت خود را پس از 200 چرخه حفظ کنند و ظرفیتی چند برابر بیشتر از سلول های لیتیوم یونی برای وزن مشابه داشته باشند.

عناصر Li-S - مشکلاتی وجود دارد، راه حل هایی وجود دارد

ایده استفاده از گوگرد در سلول‌ها جدید نیست: باتری‌های Li-S قبلاً در سال 2008 در Zephyr-6 مورد استفاده قرار گرفتند که رکورد پرواز بدون فرود را شکست. به لطف باتری های سبک وزن لیتیوم سولفور که موتور را تامین می کردند و خود توسط سلول های فتوولتائیک (منبع) شارژ می شدند، می توانست تقریباً 3,5 روز در هوا بماند.

با این حال، سلول های Li-S یک اشکال جدی دارند: تا چندین ده سیکل عملیاتی را تحمل کندزیرا هنگام شارژ، کاتد ساخته شده از گوگرد حجم خود را حدود 78 درصد (!) منبسط می کند که 8 برابر بیشتر از گرافیت در سلول های لیتیوم یونی است. تورم کاتد باعث خرد شدن آن و حل شدن گوگرد در الکترولیت می شود.

و هرچه اندازه کاتد کوچکتر باشد، ظرفیت کل سلول کوچکتر است - تخریب بلافاصله رخ می دهد.

> یک ماشین الکتریکی چقدر باید دوام بیاورد؟ باتری برقکار چند سال تعویض می شود؟ [جواب خواهیم داد]

دانشمندان ملبورن تصمیم گرفتند مولکول های گوگرد را با یک پلیمر به هم بچسبانند، اما فضای کمی بیشتر از قبل به آنها دادند. بخشی از پیوندهای محکم با پل های پلیمری انعطاف پذیر جایگزین شد، که امکان دستیابی به مقاومت بالاتر در برابر تخریب را با تغییر حجم فراهم می کرد - پل ها عناصر کاتد را مانند لاستیک می چسبانند:

پل های پلیمری که ساختار مولکول های گوگرد را به هم متصل می کند (ج) دانشگاه ملبورن

سلول هایی با چنین کاتدهای بهبود یافته ای در بهترین حالت خود هستند. توانستند 99 درصد ظرفیت اولیه خود را پس از بیش از 200 چرخه شارژ حفظ کنند (منبع). و آنها بزرگترین مزیت گوگرد را حفظ کردند: آنها در هر واحد حجم تا 5 برابر بیشتر از سلول های لیتیوم یون انرژی ذخیره می کنند.

موارد منفی؟ شارژ و دشارژ با توان 0,1 C (0,1 x ظرفیت) انجام شد. پس از 200 چرخه دیگر، حتی بهترین راه حل ها به 80 درصد ظرفیت اولیه خود کاهش یافته است. همچنین، در بارهای بالاتر (شارژ/دشارژ با توان 0,5 درجه سانتیگراد)، سلولها پس از چند ده، حداکثر بیش از 20 چرخه شارژ، 100 درصد ظرفیت خود را از دست دادند.

پیشرفت در فناوری باتری Li-S وجود دارد: بیش از 99٪. قدرت بعد از 200 سیکل