اخبار صنعت

کاتالیست جدید قول می دهد باتری های سبک تر ، ارزان تر ، با ظرفیت بالاتر و نسل بعدی باتری های قابل شارژ

2021-06-16
موضوعات:
فناوری باتری ، کاتالیزور ، انرژی ، لیتیوم یون ، پلیمرها ، باتری های قابل شارژ
توسط موسسه علوم و فناوری گوانجو 27 فوریه 2021



باتری های لیتیوم-یون در حال حاضر به طور گسترده ای در لوازم الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند ، اما باتری های لیتیوم-گوگرد می توانند به لطف کشف جدید دانشمندان در کره ، جایگزین آنها در آینده ای نزدیک به عنوان جایگزین های سبک تر ، ارزان تر و با ظرفیت بیشتر شوند. اعتبار: موسسه علم و فناوری گوانجو

مواد جدید کاتالیزور می تواند باتری های لیتیوم-گوگرد بهتر و قدرت الکترونیک نسل بعدی را فعال کند.

در قلب اکثر قطعات الکترونیکی امروزه باتری های لیتیوم یونی قابل شارژ (LIB) وجود دارد. اما ظرفیت ذخیره انرژی آنها برای سیستم های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ (ESS) کافی نیست. باتری های لیتیوم-گوگرد (LSB) به دلیل ظرفیت ذخیره سازی انرژی نظری بالاتر می توانند در چنین سناریویی مفید باشند. آنها حتی می توانند LIB ها را در برنامه های دیگر مانند هواپیماهای بدون سرنشین با توجه به وزن کم و هزینه کمتر جایگزین کنند.

اما همان مکانیزمی که به آنها این همه قدرت را می دهد ، آنها را به یک واقعیت عملی گسترده تبدیل می کند. برخلاف LIB ها ، مسیر واکنش در LSB ها منجر به تجمع سولفید لیتیوم جامد (Li2S6) و پلی سولفید لیتیوم مایع (LiPS) می شود که باعث از بین رفتن مواد فعال از کاتد گوگرد (الکترود دارای بار مثبت) و خوردگی آند لیتیوم (منفی) می شود. الکترود شارژ) برای بهبود عمر باتری ، دانشمندان به دنبال کاتالیزوری بوده اند که بتواند این تجزیه را در طول استفاده به طور موثر برگشت پذیر کند.

در مطالعه جدیدی که در ChemSusChem منتشر شد ، دانشمندان موسسه فناوری گوانجو (GIST) ، کره جنوبی ، پیشرفت خود را در این تلاش گزارش کردند. در حالی که به دنبال الکترو کاتالیست جدید برای LSB ها بودیم ، ما یک مطالعه قبلی را که با اگزالات کبالت (CoC2O4) انجام داده بودیم ، به خاطر آوردیم که در آن دریافته بودیم یونهای دارای بار منفی می توانند در حین الکترولیز به راحتی روی سطح این مواد جذب شوند. پروفسور Jaeyoung Lee از GIST ، که این مطالعه را رهبری می کند ، توضیح می دهد که این فرض را بر این می گذارد که CoC2O4 رفتار مشابهی با گوگرد در LSB ها نشان می دهد.
برای آزمایش فرضیه خود ، دانشمندان LSB را با افزودن لایه ای از CoC2O4 روی کاتد گوگرد ساختند.

مطمئناً مشاهدات و تجزیه و تحلیل ها نشان داد که توانایی CoC2O4 در جذب گوگرد باعث کاهش و تفکیک Li2S6 و LiPS می شود. علاوه بر این ، انتشار LiPS را در الکترولیت با جذب LiPS در سطح آن سرکوب می کند و از رسیدن آن به آند لیتیوم جلوگیری می کند و باعث واکنش خود تخلیه می شود. این اقدامات با هم استفاده از گوگرد را بهبود بخشید و تخریب آند را کاهش داد ، در نتیجه طول عمر ، عملکرد و ظرفیت ذخیره انرژی باتری را افزایش می دهد.

پروفسور لی با اتکا به این یافته ها آینده ای الکترونیکی را که توسط LSB اداره می شود تصور می کند ، که LIB ها نمی توانند آن را درک کنند. وی می گوید: "LSB ها می توانند حمل و نقل الکتریکی کارآمد مانند هواپیماهای بدون سرنشین ، اتوبوس های برقی ، کامیون ها و لوکوموتیوها را انجام دهند ، علاوه بر وسایل ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ." ما امیدواریم که یافته های ما بتواند LSB ها را یک قدم به تجاری سازی برای این اهداف نزدیک کند.

شاید ، فقط یک مسئله زمان است تا باتری های لیتیوم گوگرد به جهان نیرو دهند.

مرجع: Red بهبود واکنش Redox پلی سولفیدهای لیتیوم بر روی سطح سطحی CoC2O4 قطبی به عنوان یک کاتناتور پلی سولفید برای باتری لیتیوم سولفور با ظرفیت بالا by € توسط دکتر جین وون کیم ، گیوون سئو ، دکتر سانگیول بونگ و پروفسور ... دکتر Jaeyoung Lee ، 21 اکتبر 2020 ، ChemSusChem.
DOI: 10.1002/cssc.202002140