افزایش چهار برابری عمر باتری‌های لیتیوم سولفور
دو نمونه از مزایای باتری‌های لیتیوم سولفور نسبت به سایر باتری‌ها، امکان افزایش مسافت طی شده توسط خودروهای الکتریکی و همچنین بهبود ذخیره انرژی است. اگرچه این‌گونه از باتری‌ها توانایی ذخیره‌ی انرژی به میزان 4 برابر بیشتر از باتری‌های لیتیوم یونی رایج دارند (بر واحد جرم) اما بااین‌حال طول عمر کوتاه‌تر آن‌ها یک مانع بزرگ در توسعه آن‌ها به شمار می‌رود. محققان آزمایشگاه ملی (PNNL)، در حال حاضر نوعی باتری لیتیوم سولفور با عمر چهار برابر بیشتر طراحی کرده‌اند که سبب شده است تکنولوژی باتری‌های لیتیوم-سولفور مقداری به بلوغ خود نزدیک‌تر شود.
این محققان، به دنبال راهکاری برای حل مشکل ایجادشده در اثر واکنش‌های شیمیایی بین دو الکترود باتری بودند، زیرا کاتد حاوی سولفور، توسط آند حاوی لیتیوم دچار خوردگی می‌شود و درنتیجه عمر باتری به میزان قابل‌ملاحظه کاهش می‌یابد.
با گذشت زمان، آند باتری متلاشی شده و در اثر واکنش با یون‌های سولفور، مولکول‌های پلی سولفید تشکیل می‌دهد که این مولکول‌ها می‌توانند وارد محلول الکترولیت شوند. ازآنجا که این محلول به‌عنوان مسیری برای انتقال یون‌ها از یک الکترود به الکترود دیگر عمل می‌کند، پلی سولفیدها این مسیر را می‌پوشانند و درنهایت یک لایه نازک روی سطح آند شکل می‌گیرد. سپس این لایه ضخیم‌تر شده، تا اینکه باتری به‌طور کامل از کارافتاده و لذا در اثر این پدیده طول عمر باتری به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد.
این محققان در پژوهش‌های پیشین موفق به کشف روش‌هایی برای کاهش این عیب شده بودند، اما این بار برخلاف گذشته روشی برای محافظت آند از تخریب ناشی از مولکول‌ها ی کاتد حاوی سولفور ابداع کردند. این تیم با ساخت یک پوسته گرافیتی در اطراف آند (گرافیت به‌عنوان آند باتری‌های لیتیوم یونی نیز استفاده می‌شود) موفق شد تا پلی سولفیدهای دردسرساز را جمع‌آوری کند و طول عمری این باتری‌ها را به میزان 4 برابر را افزایش دهد.
سولفور هنوز هم در باتری‌های لیتیوم سولفور طراحی شده در این آزمایشگاه حل می‌شود اما دیگر مسئله‌ی مهمی نیست چرا که تست‌ها نشان دادند که یک باتری با آند هیبریدی می‌تواند با موفقیت به میزان بیش از 400 سیکل در نرخ بالای جریان به‌طور مکرر شارژ شود، درحالی‌که در اثر آن تنها 11 درصد ظرفیت ذخیره باتری کاهش می‌یابد.
تاریخ انتشار:2014/02
منبع:Manipulating surface reactions in lithium–sulfur batteries using hybrid anode structures
نویسنده: محسن کریم پور
ویراستار: حسین جعفری پور
