ابداع راه حل خلاقانه برای مشکل باتریهای لیتیوم – سولفور
در بین باتری ها، باتری های لیتیوم – سولفور از توجه ویژه ای برخوردار است زیرا سولفور یک ماده ی استثنایی برای ذخیره لیتیوم در کاتد باتری هاست. این خاصیت بی نظیر، نتوانسته است باتری های لیتیوم – سولفور را وارد بازار کند زیرا استفاده از سولفور، مشکلات بزرگی را به همراه دارد. به تازگی دانشمندان با ارائه ی یک روش جالب و خلاقانه، این مشکلات را حل کردند و علاوه بر ساخت باتری های با ظرفیت بالا، هزینه تولید این نوع باتری ها را کاهش دادند.
سولفور(S8) یک ماده ی بسیار خوب برای کاتد باتری ها با آند لیتیوم است که این کاتد، ظرفیت بسیار خوبی را در اختیار ما میگذارد اما به دلیل حل شدگی ترکیبات ثانویه که از واکنش سولفور با لیتیوم (مثلا پلی سولفیدها با فرمول Li2Sn کهn بین 4 و 8 است ) حاصل میشود، این ظرفیت طی چند سیکل اول به شدت افت میکند.
حل شدگی این مواد درون الکترولیت باعث میشود که جرم ماده فعال موجود در کاتد(در اینجا سولفور) کم شده و نتوان در هنگام شارژ دوباره، ظرفیت اولیه را به دست آورد و این فرایند موجب افت شدید ظرفیت در باتری میشود. همچنین این ترکیبات علاوه بر حل شدگی، رسانای ضعیفی برای هدایت الکترون ها هستند که منجر به افزایش مقاومت درونی باتری میگردد.
تا به امروز تلاش های فراوانی برای حل این مشکلات انجام شده است ولی این تلاش ها نتوانست نیاز صنعت را بر طرف سازد. به طور مثال اکسید تیتانیوم (TiO2) از پدیده حل شدگی فراورده های ثانویه جلوگیری میکند اما رسانای مناسبی برای انتقال الکترون ها نیست و نمیتواند راه حل مناسبی برای مواجهه با این مشکل باشد.به تازگی دانشمندان با ارائه یک روش کم هزینه، ساده و سریع، این نوع باتری ها را یک قدم به صنعت نزدیک تر کردند.
محققان دانشگاه درِکسِل فیلادلفیا، ساختار TiO/CNF-S را معرفی کردند که در این ساختار، نانوذرات TiO که رسانای بسیار خوب الکترون هستند، بر روی نانوفیبرهای کربن نشسته اند و با گرما دادن به سولفور طی چندین ثانیه، ذرات سولفور به درون ساختار TiO/CNF نفوذ میکنند و معماری TiO/CNF-S را ایجاد می نمایند.
نانوذرات TiO، همانند یک قلاب عمل کرده و اجازه نمیدهد که پلی سولفیدها درون الکترولیت حل شوند. در این معماری، نانوفیبرها سطح مقطع بسیار خوبی را برای واکنش ها فراهم می کند تا از ماده فعال بیشتری برای ذخیره لیتیوم استفاده گردد.
باتری های Li-S تحقیقات ویژه ای را به خود اختصاص داده است زیرا سولفور توانایی این را دارد که صنعت الکترونیک را به دلیل ظرفیت فوقالعاده در بین کاتدها، متحول کند. دانشمندان دانشگاه درکسل، با ابداع روش سریع و ارزان، گام بسیار مهمی را در این جهت پیمودند و توانستند نتایج بسیار مناسبی از جمله ظرفیت بالا و پایداری مناسب به دست آورند. محققان این پروژه، امیدوارند با تحقیقات بیشتر بر روی این باتری ها، رویای ذخیره انرژی زیاد در وزن کم را به حقیقت تبدیل کنند.
