به گزارش سایت توژال. باتری‌های لیتیوم یون منبع انرژی بسیار قابل اعتمادی برای دستگاه‌های مختلف، از گوشی‌های هوشمند گرفته تا اسباب‌بازی‌ها و حتی خودروهای الکتریکی هستند. با این حال، این فناوری خطرات خاص خود را دارد. آسیب های ساختاری می تواند باعث آتش سوزی شود.

به گفته عفو بین الملل، نگرانی دیگر در مورد این باتری ها عمر نسبتا کوتاه آنهاست. باتری‌های Li-S به عنوان جایگزینی بالقوه برای فناوری Li-ion پیشنهاد شده‌اند که می‌توانند بر این کاستی‌ها غلبه کنند، زیرا مواد اولیه آن‌ها فراوان و ارزان هستند و باتری می‌تواند انرژی بیشتری نسبت به همتایان Li-ion خود در خود نگه دارد.

با این حال، استفاده از باتری های Li-S محدود است. لیپینگ وانگ، استاد علم و مهندسی مواد در دانشگاه الکترونیک گفت: «چالش‌های اصلی که مانع از پذیرش گسترده باتری‌های Li-S می‌شود، عمر کوتاه، عملکرد کم و نگرانی‌های ایمنی به دلیل استفاده از فلز لیتیوم به عنوان باتری است. کوه های آند

مطالعه اخیر به رهبری لیپینگ می تواند آن را تغییر دهد.

باتری های لیتیوم گوگرد

دانشمندان قبلاً پیشنهاد کرده بودند که از یک الکترولیت مبتنی بر کربنات استفاده کنند که می تواند الکترودهای ساخته شده از سولفید آهن و فلز لیتیوم را جدا کند تا باتری های لیتیوم-گوگرد را در دماهای بالا پایدار نگه دارد.

با این حال، سولفید در الکترولیت به عنوان کاتد حل می شود. رسوباتی را تشکیل می دهد که قابل تجزیه نیستند و ظرفیت سلول را کاهش می دهد.

گروه تحقیقاتی به رهبری لیبینگ پیشنهاد افزودن یک لایه دیگر بین کاتد و الکترولیت را برای کاهش انحلال گوگرد بدون تأثیر بر توانایی سلول برای شارژ مجدد ارائه کرد.

پس از آزمایش چندین ماده، محققان دریافتند که پلی اکریلیک اسید (PAA) بهترین انتخاب است زیرا ظرفیت تخلیه را پس از 300 چرخه شارژ-دشارژ حفظ می کند.

سپس محققان نمونه‌های اولیه باتری‌های کیسه‌ای و سکه‌ای را با کاتد سولفید آهن با پوشش PAA، الکترولیت کربنات و آند مبتنی بر گرافیت تولید کردند. پس از بیش از 100 چرخه شارژ و دشارژ، تیم تحقیقاتی هیچ پوسیدگی در سلول کیسه پیدا نکردند، این کیسه در صورت تا شدن از وسط یا حتی برش کار می کند.

لیپینگ می‌گوید: «به دلیل طراحی منحصربه‌فرد، باتری پس از نصف شدن به کار خود ادامه می‌دهد و شبکه رسانای آن حتی پس از آسیب فیزیکی دست‌نخورده باقی می‌ماند».

این مزیت ممکن است به دلیل وجود یک سیستم چسب قوی و انعطاف پذیر یا طراحی ساختاری باشد که امکان جریان یون ها و الکترون ها را با وجود خرابی های مکانیکی فراهم می کند. مدار عملیاتی می ماند زیرا مسیرهای رسانا به طور کامل توسط قطع قطع نمی شوند.

پس از 300 چرخه شارژ، محققان دریافتند که سلول فلزی 72 درصد از ظرفیت اولیه خود را حفظ کرده است.

نتایج تحقیق در مجله ACS Energy Letters منتشر شده است.