В основе большинства электроники сегодня лежат перезаряжаемые литий-ионные батареи (LIB). Но их емкости хранения энергии недостаточно для крупномасштабных систем хранения энергии (ESS). Литий-серные батареи (LSB) могут быть полезны в таком сценарии из-за их более высокой теоретической емкости хранения энергии. Они могут даже заменить LIB в других устройствах, таких как дроны, учитывая их легкий вес и более низкую стоимость.
Но тот же самый механизм, который дает им всю эту власть, удерживает их, превращая их в широко распространенную практическую реальность. В отличие от LIB, путь реакции в LSB приводит к накоплению твердого сульфида лития (Li 2 S 6 ) и жидкого полисульфида лития (LiPS), вызывая потерю активного материала с серного катода (положительно заряженный электрод) и коррозию лития. анод (отрицательно заряженный электрод). Чтобы продлить срок службы батареи, ученые искали катализаторы, которые могли бы сделать это разложение эффективно обратимым во время использования.
В новом исследовании, опубликованном в ChemSusChem, ученые из Технологического института Кванджу (GIST), Корея, сообщают о своем прорыве в этом начинании.
Профессор Джеён Ли из GIST, руководивший исследованием, объясняет:
В поисках нового электрокатализатора для LSB мы вспомнили о предыдущем исследовании, которое мы провели с оксалатом кобальта (CoC 2 O 4 ), в котором мы обнаружили, что отрицательно заряженные ионы могут легко адсорбироваться на поверхности этого материала во время электролиза. Это побудило нас предположить, что CoC 2 O 4 будет демонстрировать аналогичное поведение с серой и в LSB.
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые построили LSB, добавив слой CoC 2 O 4 на серный катод. Разумеется, наблюдения и анализ показали, что способность CoC 2 O 4 адсорбировать серу позволяет восстанавливать и диссоцировать Li 2 S 6 и LiPS. Кроме того, он подавлял диффузию LiPS в электролит, адсорбируя LiPS на своей поверхности, предотвращая его попадание на литиевый анод и вызывая реакцию саморазряда. Эти действия вместе улучшили использование серы и уменьшили деградацию анода, тем самым увеличив долговечность, производительность и емкость аккумулятора.
Обвиняемый этими открытиями, профессор Ли предвидит электронное будущее, управляемое LSB, чего LIB не могут реализовать.
LSB могут обеспечить эффективный электрический транспорт, такой как беспилотные самолеты, электрические автобусы, грузовики и локомотивы, в дополнение к крупномасштабным устройствам хранения энергии. Мы надеемся, что наши результаты могут приблизить LSB на шаг ближе к коммерциализации для этих целей.
Возможно, появление литий-серных батарей в мире — лишь вопрос времени.
