Pramonės naujienos

Naujasis katalizatorius žada lengvesnes, pigesnes, didesnės talpos naujos kartos įkraunamas baterijas

2021-06-16
TEMOS:
Baterijų technologija, katalizatoriai, energija, ličio jonai, polimerai, įkraunamos baterijos
GWANGJU MOKSLO IR TECHNOLOGIJOS INSTITUTAS 2021 m. Vasario 27 d.



Ličio jonų baterijos šiuo metu plačiai naudojamos elektronikoje, tačiau ličio sieros baterijos artimiausiu metu gali jas pakeisti kaip lengvesnes, pigesnes ir didesnės talpos alternatyvas, nes naujas Korėjos mokslininkų atradimas. Kreditas: Gwangju mokslo ir technologijų institutas

Nauja katalizatoriaus medžiaga gali įgalinti geresnes ličio sieros baterijas, naujos kartos elektroniką.

Daugumos elektronikos elementų šiandien yra įkraunamos ličio jonų baterijos (LIB). Tačiau jų energijos kaupimo pajėgumų nepakanka didelio masto energijos kaupimo sistemoms (ESS). Ličio sieros baterijos (LSB) tokiu atveju gali būti naudingos dėl didesnio teorinio energijos kaupimo pajėgumo. Jie netgi galėtų pakeisti LIB kitose programose, tokiose kaip dronai, atsižvelgiant į jų lengvą svorį ir mažesnes išlaidas.

Tačiau tas pats mechanizmas, suteikiantis jiems visą šią galią, verčia juos tapti plačiai paplitusia praktine realybe. Skirtingai nuo LIB, LSB reakcijos kelias sukelia kieto ličio sulfido (Li2S6) ir skysto ličio polisulfido (LiPS) kaupimąsi, dėl kurio prarandama aktyvioji medžiaga iš sieros katodo (teigiamai įkrautas elektrodas) ir ličio anodo korozija (neigiamai įkrautas elektrodas). Norėdami pagerinti akumuliatoriaus veikimo laiką, mokslininkai ieškojo katalizatorių, galinčių efektyviai sugriauti degradaciją naudojimo metu.

Naujame tyrime, paskelbtame „ChemSusChem“, mokslininkai iš Gwangju technologijos instituto (GIST), Korėja, praneša apie savo laimėjimą šioje srityje. „Ieškodami naujo elektrokatalizatoriaus LSB, prisiminėme ankstesnį tyrimą, kurį atlikome su kobalto oksalatu (CoC2O4), kuriame nustatėme, kad neigiamai įkrauti jonai gali lengvai adsorbuotis ant šios medžiagos paviršiaus elektrolizės metu. Tai paskatino mus kelti hipotezę, kad CoC2O4 taip pat elgsis su siera ir LSB “, - aiškina tyrimui vadovavęs prof. Jaeyoung Lee iš GIST.
Norėdami patikrinti savo hipotezę, mokslininkai sukonstravo LSB, pridėdami CoC2O4 sluoksnį ant sieros katodo.

Tikrai stebėjimai ir analizės atskleidė, kad CoC2O4 gebėjimas adsorbuoti sierą leido sumažinti ir atskirti Li2S6 ir LiPS. Be to, jis slopino LiPS difuziją į elektrolitą, adsorbuodamas LiPS ant jo paviršiaus, neleisdamas jam pasiekti ličio anodo ir sukelti savaiminio išsikrovimo reakciją. Šie veiksmai kartu pagerino sieros panaudojimą ir sumažino anodo degradaciją, taip padidindami akumuliatoriaus ilgaamžiškumą, našumą ir energijos kaupimo galimybes.

Pasikliaudamas šiomis išvadomis, prof. Lee numato elektroninę ateitį, valdomą LSB, kurios LIB negali realizuoti. „Be to, didelės apimties energijos kaupimo įtaisai gali padėti efektyviai transportuoti elektrą, pavyzdžiui, bepiločius orlaivius, elektrinius autobusus, sunkvežimius ir lokomotyvus“,-pastebi jis. „Tikimės, kad mūsų išvados gali padėti LSB būti vienu žingsniu arčiau komercializavimo šiems tikslams“.

Galbūt tik laiko klausimas, kada ličio sieros baterijos maitins pasaulį.

Nuoroda: „Patobulinta ličio polisulfidų reakcija į poliarinio CoC2O4 ribinę ribą kaip polisulfido kateteris didelės talpos ličio sieros baterijai“, pateikė dr. Jin Won Kim, Gyuwon Seo, Dr. Sungyool Bong ir Prof. „Dr. Jaeyoung Lee, 2020 m. Spalio 21 d., ChemSusChem.
DOI: 10.1002/cssc.202002140