کاتد هیبریدی، گزینه‌ای خلاقانه برای باتری لیتیوم سولفور
باتری‌های لیتیوم- سولفور به واسطه‌ی چگالی انرژی بالاتر و وزن سبک، قابلیت زیادی برای جانشینی باتری‌های معروف لیتیوم یونی دارند. با این وجود، چالش‌های زیادی در این زمینه وجود داشته برای جایگزینی باتری‌های لیتیوم یونی مشکلات خاص خود را دارد. در حال حاضر مهندسان، یک گونه جدید از کاتدهای هیبریدی را تولید کرده‌اند که به نظر می رسد چگالی انرژی بالاتری نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی و لیتیوم-سولفور جدید ارائه می دهد.
در حالت عادی سولفور در کاتد باتری‌های لیتیوم-سولفور قرار دارد و این کاتدها می‌توانند به دو شکل متفاوت تولید شوند. متأسفانه باید یک حالت توازن در اینجا رعایت شود زیرا این باتری‌ها می‌توانند چگالی انرژی بالایی از لحاظ وزنی و یا از لحاظ حجمی داشته باشند اما داشتن چگالی انرژی بالای حجمی و وزنی به صورت همزمان ممکن نیست. به عبارت دیگر باتری شما کوچک اما سنگین و یا سبک ولی با اندازه ای بزرگ خواهد بود.
محققان دانشگاه MIT با کمک مؤسسه تکنولوژی‌های پیشرفته سامسونگ، این مسئله را در پژوهش جدیدشان مورد بررسی قرار دادند.
این محققان کاتد جدید هیبریدی حاوی سولفور خود را به گونه‌ای تولید کردند که این کاتد جامد از ترکیب و فشردن ذرات سولفور خالص و سولفید مولیبدن با فاز Chevrel با یکدیگر ساخته می شود. چون محصول نهایی ساخته شده رسانایی الکتریکی بسیار بالایی دارد، به مقدار کربن زیادی احتیاج نیست و این کاتد تنها دارای حدود 10 درصد کربن در مقایسه با 20 تا 30 درصد مورد نیاز سایر کاتدهای حاوی سولفور است.
با استفاده از این کاتد جدید، این گروه تحقیقاتی یک باتری پاکتی با ظرفیت 1000 میلی آمپر ساعت تولید کرد و محققان آن می گویند که این باتری هم اکنون حتی بدون بهینه سازی از بعضی جهات نسبت به تکنولوژی باتری‌های موجود بهتر است.
عموما، حد بالایی چگالی انرژی باتری‌های لیتیوم یونی تجاری 265 وات-ساعت بر کیلوگرم و 700 وات-ساعت بر لیتر است. در حال حاضر باتری لیتیوم-سولفور جدید می تواند به چگالی انرژی بالاتر از 360 وات ساعت بر کیلوگرم و 581 وات ساعت بر لیتر برسد، که به معنی آن است که تا اینجا چگالی انرژی وزنی بزرگتر از باتری‌های لیتیوم یونی و چگالی انرژی حجمی زیادتر از دیگر باتری‌های لیتیوم سولفور دارد. این گروه تحقیقاتی معتقد است که با تلاش بیشتر، چگالی انرژی این طراحی جدید می تواند به 400 وات ساعت بر کیلوگرم و 700 وات ساعت بر لیتر افزایش یابد.
با این وجود، کاتد لیتیوم سولفور جدید یک عیب بزرگ دارد و آن طول عمر کوتاه آن است. این یک عیب نسبتا رایج در این باتری‌ها است و این محققان می گویند که آن‌ها در حال کار روی بهبود طراحی کلی باتری به منظور غلبه بر این مشکل هستند. این در حالی است که تیم‌های تحقیقاتی دیگر با بهبود الکترود دیگر دیگر باتری یعنی آند لیتیومی با این مشکل مقابله می کنند.
منبع: newatlas.com
مترجم: محسن کریم پور
ویراستار: حسین جعفری پور
تاریخ انتشار خبر:26 مارس 2019
