افزایش سیکل‌پذیری باتری‌های لیتیوم-سولفور

باتری‌های لیتیوم سولفور همواره به عنوان یکی از نویدبخش‌ترین باتری‌های نسل آینده و جایگزین مناسب باتری‌های لیتیوم یون مطرح هستند اما برخی چالش‌های آنها نظیر سیکل‌پذیری پایین بایستی رفع شود تا روند تجاری‌سازی آنها تسهیل یابد. از همین رو، محققان کره جنوبی با استفاده از یک ترکیب قطبی در کاتد این باتری‌ها توانستند سیکل‌پذیری این باتری‌ها را بهبود دادند.
باتری‌های لیتیوم سولفور

باتری‌های لیتیوم - سولفور از باتری‌های نسل جدیدی هستند که با توجه به ظرفیت بالای آن‌ها در مقایسه با باتری‌های لیتیوم-یون، می‌توانند در خودروهای الکتریکی، گوشی‌های همراه و سایر وسایل الکترونیکی به کار روند.

در این باتری‌ها از لیتیوم به عنوان آند و از گوگرد به عنوان کاتد استفاده می‌شود.

البته باتری‌های لیتیوم-سولفور دارای مشکلاتی هستند که یکی از این مشکلات تولید ترکیبات گوگردی (LiPS) در طی مرحله شارژ است. این ترکیبات در داخل الکترولیت حل شده و به سمت آند حرکت می‌کنند که موجب کاهش ظرفیت باتری می‌شود. یکی دیگر از این مشکلات هدایت پایین سولفور است. اخیراً برای رفع این مشکل از ترکیبات کربنی با هدایت بالا به عنوان چارچوب و بستر در ساختار کاتد استفاده شده است. ترکیبات کربنی در سیکل‌های اول ظرفیت بالایی دارند اما به دلیل غیر قطبی بودنِ مواد کربنی و برهمکنش ضعیف بین این مواد با ترکیب قطبی سولفور (LiPS)، ظرفیت باتری بعد از سیکل‌های متوالی افت می‌کند.

پژوهشگران موسسه علم و فناوری دائه‌جو گیونبوک کره جنوبی با ساخت و ارائه یک ترکیب سیلیکایی مزوپروس (pOMS) که دارای قطبیت بالایی است، سیکل‌پذیری باتری‌های لیتیوم-سولفور را افزایش دادند.

سیلیکا یک اکسید فلزی ارزان و غیر سمی با هدایت خیلی پایین است. اما این ترکیب به دلیل قطبیت بالایی که دارد، مولکول‌های قطبی سولفور (LiPS) را در کنار کاتد نگه داشته و از حرکت آن‌ها به سمت آند و کاهش ظرفیت جلوگیری می‌کند. در این تحقیق نتایج نشان داده شده که با استفاده ازچارچوب سیلیکایی به عنوان کاتد، ظرفیت باتری تا بعد از 2000 سیکل حفظ می‌شود.

با توجه به این پژوهش، نیاز نیست که چارچوب‌های مورد استفاده در کاتد حتماً هدایت بالایی داشته باشند که این موضوع امکان انتخاب مواد مورد نظر را برای این منظور گسترده‌تر می‌کند.

مقاله چاپ‌شده از این مقاله در کانال تلگرام شبکه باتری بارگذاری شده است.