Piipohjaiset katodit stabiloivat Li-S-kennoja. Vaikutus: yli 2 latausjaksoa useiden kymmenien sijaan
Daegu Institute of Science and Technology (DGIST, Etelä-Korea) tutkijat ovat kehittäneet piipohjaisen katodin, jonka odotetaan kestävän yli kaksi latausjaksoa Li-S-kennoissa. Klassiset litiumionikennot käyttävät puhdasta piitä anodeissa täydentämään ja vähitellen korvaamaan grafiittia. Tässä käytettiin piidioksidia ja katodissa piidioksidia.
Li-S kenno = litiumanodi, piidioksidikatodi rikillä
Li-S-kennoja pidetään kiinnostavina niiden suuren energiatiheyden, painon ja alhaisten valmistuskustannusten vuoksi. Kukaan ei kuitenkaan ole vielä onnistunut luomaan versiota, joka kestäisi yli useita kymmeniä latausjaksoja. Kaikki johtuu litiumpolysulfideista (LiPS), jotka liukenevat elektrolyyttiin purkauksen aikana ja reagoivat anodin kanssa vähentäen sen kapasiteettia ja tämän seurauksena tuhoaen akun.
On mahdollista, että eteläkorealaiset tutkijat ovat löytäneet ratkaisun ongelmaan. Hiilipohjaisten materiaalien (kuten grafiitin) sijaan he käyttivät katodia. mesohuokoisen piidioksidin lamellirakenne (POMS).
Lamellirakenne on ymmärrettävää, kun taas mesohuokoisuus viittaa huokosten (onteloiden) kerääntymiseen piidioksidiin, joilla on tavoitekoko, pinta-alatiheys ja pienikokoinen dispersio (lähde). Se on vähän kuin jos työntäisi säännöllisesti vierekkäisten jonkinlaista silikaattilevyä siivilän muodostamiseksi.
DGIST-tutkijat käyttivät näitä reikiä rikin kerrostamiseen niihin (kuva a). Purkauksen aikana rikki liukenee ja muodostaa litiumpolysulfideja (LiPS) litiumin kanssa. Siten varaus virtaa, mutta LiPS jää loukkuun katodin lähelle ylimääräisen määrittelemättömän hiilitekijän vuoksi (musta rakenne, kuva b).
Latauksen aikana LiPS vapauttaa litiumia, joka palautetaan litiumanodille. Toisaalta rikki muuttuu piidioksidiksi. Ei LiPS-vuotoa anodille, ei metallivaurioita.
Tällä tavalla luotu Li-S-akku säilyttää suuren kapasiteetin ja vakauden yli 2 työjakson ajan. Vähintään 500-700 toimintajaksoa pidetään vakiona klassisissa litiumionikennoissa, vaikka on lisättävä, että hyvin prosessoidut litiumionikennot kestävät useita tuhansia jaksoja.
Tämä saattaa kiinnostaa sinua:
