Ανακάλυψη Νοτιοκορεατών ερευνητών για την αντιμετώπιση της αργής φόρτισης
Νοτιοκορεάτες ερευνητές ανέπτυξαν ένα καινοτόμο πορώδες υλικό άνθρακα με πρόσμειξη αζώτου για να βελτιώσει σημαντικά την ταχύτητα φόρτισης των μπαταριών λιθίου-θείου.
Αυτή η ανακάλυψη, που αναπτύχθηκε από μια ομάδα στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας Daegu Gyeongbuk (DGIST), αντιμετωπίζει το ζήτημα της αργής φόρτισης, ξεπερνώντας μια σημαντική πρόκληση που έχει εμποδίσει την εμπορευματοποίηση της υπάρχουσας τεχνολογίας μπαταριών λιθίου-θείου.
Η μέθοδός τους ανακατευθύνει τον σχηματισμό θειούχου λιθίου (Li2S) για να βελτιώσει την απόδοση της μπαταρίας, μειώνοντας την παθητικοποίηση των ηλεκτροδίων.
Ως αποτέλεσμα, η μπαταρία Li-S φορτίζεται και αποφορτίζεται γρήγορα στους 5 C (σε 12 λεπτά) και διατηρεί το 82% της χωρητικότητάς της μετά από 1.000 κύκλους.
Σύμφωνα με την ομάδα, ακόμη και με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο και χαμηλή αναλογία ηλεκτρολύτη προς θείο, η μπαταρία εξακολουθεί να παρέχει πάνω από 7 mAh cm–2 για 80 κύκλους.
Νέο υλικό άνθρακα
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι ζωτικής σημασίας για φιλικές προς το περιβάλλον τεχνολογίες όπως τα ηλεκτρικά οχήματα, αλλά αντιμετωπίζουν περιορισμούς στην ενεργειακή χωρητικότητα και υψηλό κόστος.
Αντίθετα, οι μπαταρίες λιθίου-θείου μπορούν να αποτελέσουν επιλογές επόμενης γενιάς λόγω της υψηλής ενεργειακής τους πυκνότητας και του χαμηλού κόστους θείου υλικού.
Οι ερευνητές έχουν εξερευνήσει την ενσωμάτωση θείου σε πορώδεις δομές άνθρακα για να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα, αλλά δεν έχουν ακόμη πετύχει την απαραίτητη απόδοση για εμπορευματοποίηση.
Για να ξεπεράσει αυτές τις προκλήσεις, η ομάδα ανέπτυξε ένα νέο υλικό άνθρακα, πολύ γραφικό, πολυπορώδες και εμποτισμένο με άζωτο το οποίο εφάρμοσε στην κάθοδο των μπαταριών λιθίου-θείου.
Σύμφωνα με ερευνητές, η τεχνολογία διατηρεί με επιτυχία υψηλή ενεργειακή χωρητικότητα, ακόμη και υπό συνθήκες ταχείας φόρτισης και μπορεί να κάνει τις μπαταρίες λιθίου-θείου βιώσιμες για εμπορική χρήση.
Μακροπρόθεσμη σταθερότητα
Το νέο υλικό άνθρακα κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας μια διαδικασία θερμικής αναγωγής. Περιλαμβάνει μαγνήσιο και ZIF-8 το οποίο είναι ένα μεταλλικό-οργανικό πλαίσιο.
Σε υψηλές θερμοκρασίες, το μαγνήσιο αντιδρά με το άζωτο του ZIF-8, καθιστώντας τη δομή του άνθρακα πιο σταθερή και δημιουργώντας μια ποικιλία πόρων. Αυτοί οι πόροι βελτιώνουν τη φόρτωση θείου και την επαφή μεταξύ του θείου και του ηλεκτρολύτη, γεγονός που ενισχύει την απόδοση της μπαταρίας.
Η μπαταρία, ακόμη και με συνθήκες γρήγορης φόρτισης που χρειάζονται μόνο 12 λεπτά για πλήρη φόρτιση, πέτυχε υψηλή χωρητικότητα 705 milliampere-hours ανά γραμμάριο (mAh g-1) και είναι 1,6 φορές καλύτερη από τις συμβατικές μπαταρίες.
www.worldenergynews.gr
