Υποσχόμενα βήματα προς την ευρύτερη υιοθέτηση μπαταριών Li-S και άλλων συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας
Μια ομάδα ερευνητών από τη Σχολή Μηχανικών του Πανεπιστημίου Monash στην Αυστραλία, ανέπτυξαν ένα νέο σχέδιο μπαταρίας λιθίου (Li-S) - θείου. Ισχυρίζονται ότι απαιτεί λιγότερο λίθιο, με περισσότερη ενέργεια ανά μονάδα όγκου.
Υποτίθεται ότι διαρκεί περισσότερο και μπορεί να παραχθεί στη μισή τιμή της κυρίαρχης τεχνολογίας ιόντων λιθίου.
Η προαναφερόμενη ανακάλυψη περιλαμβάνει μια άνοδο από φύλλο λιθίου με νανοπορώδη επικάλυψη πολυμερούς που βελτιώνει σημαντικά τον αριθμό των φορών που μπορεί να ανακυκλωθεί η μπαταρία.
Ο επικεφαλής ερευνητής Declan McNamara θεωρεί ότι σε σύγκριση με παρόμοια συστήματα ανόδου λιθίου με επικάλυψη, το στοιχείο επίστρωσης πολυμερούς έχει επιδείξει εξαιρετική απόδοση σε μια σειρά μετρήσεων.
«Αυτή η επίστρωση είναι ένα βήμα προς τις εξαιρετικά αποδοτικές, εύκολα κατασκευασμένες μπαταρίες Li-S», είπε.
Η τεχνολογία μπαταριών Li-S συνεχίζει να αποδεικνύεται δημοφιλής μεταξύ των ερευνητών και των εμπορικών προγραμματιστών, με τη δυνατότητα ο μεταλλικός συνδυασμός λιθίου και θείου να παρέχει περισσότερη ενέργεια ανά γραμμάριο από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Περιορισμοί στην τεχνολογία μπαταριών λιθίου (Li-S)
Ωστόσο, η τεχνολογία έχει τους περιορισμούς της. Συνήθως, οι μπαταρίες Li-S περιέχουν άνοδο λιθίου (αρνητικό ηλεκτρόδιο) και κάθοδο θείου (θετικό ηλεκτρόδιο) με διαχωριστικό στρώμα. Όταν η μπαταρία φορτίζεται και αποφορτίζεται, το λίθιο και το θείο που αντιδρούν οδηγεί στο σχηματισμό πολυσουλφιδίων, μειώνοντας γρήγορα την απόδοση της μπαταρίας.
«Το μεταλλικό λίθιο είναι λίγο δίκοπο μαχαίρι. Το λίθιο είναι γεμάτο ενέργεια, αλλά σε μια κακή μπαταρία, αυτή η ενέργεια σπαταλάται σε παράπλευρες αντιδράσεις. Από την άλλη πλευρά, εάν η ενέργεια διοχετεύεται σωστά, μπορεί να δημιουργήσει μερικές απίστευτες συσκευές αποθήκευσης ενέργειας που είναι πιο εύκολο να κατασκευαστούν», είπε ο McNamara.
Στη νέα μπαταρία το λίθιο φορτίζει και αποφορτίζεται επανειλημμένα
Σε αυτή τη νέα μπαταρία, οι ερευνητές στο Monash έχουν επικαλύψει μια άνοδο από φύλλο λιθίου με ένα νανοπορώδες πολυμερές το οποίο λένε ότι επιτρέπει στα ιόντα λιθίου να κινούνται, ενώ προστατεύει την άνοδο από διαβρωτικές ενώσεις θείου.
«Το πολυμερές περιέχει μικροσκοπικές τρύπες μεγέθους μικρότερου από ένα νανόμετρο, το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου, οι οποίες επιτρέπουν στα ιόντα λιθίου να κινούνται ελεύθερα ενώ εμποδίζουν άλλες χημικές ουσίες που θα μπορούσαν να επιτεθούν στο λίθιο. Η επίστρωση βοηθάει το λίθιο να φορτίζει και να αποφορτίζεται επανειλημμένα», είπε ο McNamara.
Στο έγγραφό τους, οι ερευνητές είπαν ότι η επικαλυμμένη με πολυμερή άνοδο είχε επιδείξει βελτιωμένη διατήρηση χωρητικότητας για 275 κύκλους, προσθέτοντας ότι ο νέος σχεδιασμός μειώνει την ποσότητα λιθίου που απαιτείται σε μία μπαταρία και δεν απαιτεί νικέλιο ή κοβάλτιο, αφαιρώντας την ανάγκη για ορυκτά που έχουν σημαντικό περιβαλλοντικό και κοινωνικό κόστος.
Ο Mainak Majumder, από τη Σχολή Μηχανικών του Monash, είπε ότι αυτές οι εξελίξεις είναι πολλά υποσχόμενα βήματα προς την ευρύτερη υιοθέτηση μπαταριών Li-S και άλλων συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας με βάση το μέταλλο λιθίου.
«Η μελέτη καθιερώνει ένα νέο πλαίσιο για την προστασία του Li-metal από ταχεία αποσύνθεση ή καταστροφική αστοχία που ήταν μια αχίλλειος πτέρνα για τις μπαταρίες Li-S», είπε.
www.worldenergynews.gr
