Pjena od nikla poboljšava rad litij-sumpornih baterija

Istraživači sa Sveučilišta Shantou i Instituta za tehnologiju u Pekingu razvili su novu vrstu pjene na bazi nikla dizajniranu za ublažavanje efekta šatla, ekspanzije volumena i drugih problema koji muče litij-sumporne baterije, saznaje FT.com. "Nagli razvoj električnih vozila zahtijeva tehnologije za pohranu energije sljedeće generacije s visokom gustoćom energije, niskom cijenom i dugim vijekom trajanja", rekao je Lv Fushen, viši autor studije koja je predložila rješenje, u izjavi za medije. "Litij-sumporne baterije smatraju se obećavajućim sustavom za pohranu energije zbog svoje ultra-visoke gustoće energije i velikog teorijskog kapaciteta. Međutim, ograničene su slabom elektronskom vodljivošću sumpora, promjenama volumena katode i efektom šatla. Lu je objasnio da pretvorba polisulfida tijekom punjenja i pražnjenja složen je višefazni prijelaz. Topljivi litijevi polisulfidi (LiPS) difundiraju kroz porozni separator do negativne elektrode i reagiraju s metalnim litijem stvarajući netopljivi litij, uzrokujući "učinak prijenosa" koji pogoršava kapacitet pražnjenja i ciklus To je jedan od glavnih nedostataka koji ozbiljno ometaju široku komercijalizaciju litij-sumpornih baterija.
Učinkovita katoda "Trenutno se prepreke litijevih baterija uglavnom prevladavaju dizajnom elektroda i elektrolita", rekao je Lu. Kako bi se povećao kapacitet apsorpcije litijevog polisulfida i poboljšalo stvaranje aktivnog sumpora tijekom punjenja i pražnjenja, elektrode se obično sastoje od poroznih međuslojeva s visokom katalitičkom aktivnošću. Prema Luu, brojne nanočestice metalnog oksida ili organsko-anorganski hibridi korišteni su za imobilizaciju litijevih polisulfida i olakšavanje njihovog unosa i pretvorbe. Međutim, ti materijali pokazuju sporu redoks kinetiku u litijskim baterijama s visokim udjelom sumpora jer se nakupljaju u međusloju. Po njegovom mišljenju, čini se da je kombinacija ugljikovih materijala s anorganskim funkcionalnim materijalima održiva strategija za dobivanje učinkovitih katoda. Međutim, katalitička kombinacija obično je prekrivena međuslojem, koji smanjuje pretvorbu polisulfida, što dovodi do eventualnog neuspjeha u postizanju sinergije između dviju funkcija. "Posljednjih godina intenzivno su istražene katode litij-sumpornih baterija s izvrsnim svojstvima kemisorpcije polisulfida i visokom katalitičkom učinkovitošću. Pronalaženje održive strategije za integraciju višestrukih odgovarajućih funkcija za ubrzavanje pretvorbe polisulfida ostaje gorući problem."
Istraživač pjene nikla rekao je da njegov prijedlog uključuje rast 3D HsGDY ili vodikom supstituiranog grafina, novog izotopa ugljika s ravnom strukturom i jedinstvenim svojstvima, slojevitog na pjeni nikla laserskom reakcijom unakrsnog spajanja za učvršćivanje MoS2/Ni3S2 i povećanje električne vodljivosti materijala koji sadrže sumpor. Rekao je: "3D HsGDY okvir može brzo adsorbirati litijev polisulfid, dok Ni3S2/MoS2 djeluje kao reakcijski centar s niskim otporom prijenosu naboja." Lu je zaključio da njegove elektrode na bazi nikla- 3d hsgdy pokazuju visoke performanse u litij-sumpornim baterijama s velikim specifičnim kapacitetom i dugotrajnom stabilnošću pri visokim gustoćama struje. Stoga dopiranje HsGDY u katodi može pospješiti unos i pretvorbu litij polisulfida u elektrolit, pružajući novu ideju za dobivanje litij-sumpornih baterija visoke gustoće energije. "Litij-ionske baterije bile su komercijalizirane desetljećima. Njihova se gustoća energije lagano povećala tijekom posljednjih nekoliko godina, iako je uloženo mnogo istraživačkog napora", rekao je Lew. "Istraživanje hsgdyli - baterija koje sadrže s još je u povojima i potrebno je mnogo istraživanja kako bi se postigla praktična primjena."
[Izvor - CKNews.com]