ساخت باتری لیتیوم سولفور با طول عمر 2000 سیکل
از سال‌های گذشته تا به امروز روند تکنولوژی به سمتی در حرکت است که باتری‌های قابل شارژ بسیار مورد توجه قرار گرفته است و روز به روز شاهد پیشرفت‌های چشم‌گیری در این زمینه هستیم. در تحقیقات آزمایشگاهی باتری لیتیوم سولفور به دلیل ظرفیت بسیار بالا، اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده است . اما به دلیل پدیدهی ” shuttle” و هدایت الکتریکی پایین، دانشمندان را وادار به تحقیق در این زمینه کرده است.
به تازگی دانشمندان کره‌ای با بررسی تاثیر مواد دو قطبی و مواد رسانای الکتریکی به عنوان بستر ذخیره‌ی سولفور، گام مهمی را در فهم این موضوع برداشتند. به عبارت دیگر این دانشمندان با بررسی دو گونه‌ی جداگانه از مواد، تاثیر قطبیت و رسانایی را در عملکرد باتری لیتیوم سولفور نشان دادند.
سیلیکا و کربن
محققان با انتخاب دو گونه زیر بررسی خود را بر روی باتری‌های لیتیوم سولفور شروع کردند.
- سیلیکا متخلخل (به عنوان یک ماده‌ی دو قطبی با نام pOMS)
- کربن متخلخل(به عنوان یک ماده‌ی رسانا با نام pOMC)
این دو نوع ماده به عنوان یک بستر ذخیره برای سولفور انتخاب شد و آزمایشات بر روی آن انجام گردید.
مواد دو قطبی مانند سیلیکا (SiO2) به دلیل ماهیت شبه بارداری خود، قادر به به جذب پلی‌سولفید‌های دو قطبی هستند . باعث می شود پدیدهی شاتل (shuttle) ضعیف شود و مواد رسانا نیز باعث افزایش رسانایی سولفور شده تا از این طریق ظرفیت باتری افزایش پیدا کند.
در شکل زیر نتایج سنتز ساختار pOMS مشخص شده است که در آن یکنواختی سولفور بر روی بستر سیلیکنی به خوبی مشهود است.
نتایج تست‌های الکتروشیمی برای سل‌های ساخته شده :
- تاثیر قطبیت از تاثیر رسانایی در کاتد‌های بر پایه‌ی سولفور بیشتر است.
- پایداری 2000 سیکل شارژ و دشارژ را برای باتری در ضریب تخلیه‌ی 2C به ارمغان می‌آورد.
این محققان نشان دادند که با انتخاب بستر‌های دو قطبی پایداری بهتری برای کاتد سولفور به دست می‌آید. حتی می‌توان در نگاه اول با استفاده از روش‌های Doping، رسانایی را برای بستر های دوقطبی ایجاد نمود. بی شک باتری‌های لیتیوم سولفور یکی از گزینه‌های بعدی باتری‌های تجاری شارژ پذیر است که دانشمندان کره‌ای گام مهمی را در این زمینه پیمودند.
تاریخ انتشار: خرداد 1399
منبع: Revisiting the Role of Conductivity and Polarity of Host Materials for Long-Life Lithium–Sulfur Battery
