Ο αφρός νικελίου βελτιώνει την απόδοση των μπαταριών λιθίου-θείου

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Shantou και το Τεχνολογικό Ινστιτούτο του Πεκίνου ανέπτυξαν έναν νέο τύπο αφρού με βάση το νικέλιο που έχει σχεδιαστεί για να μετριάσει το φαινόμενο της μεταφοράς, την επέκταση του όγκου και άλλα προβλήματα που μαστίζουν τις μπαταρίες λιθίου-θείου, σύμφωνα με το FT.com. «Η ραγδαία ανάπτυξη των ηλεκτρικών οχημάτων απαιτεί τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας επόμενης γενιάς με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, χαμηλό κόστος και μεγάλη διάρκεια ζωής», δήλωσε ο Lv Fushen, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης που πρότεινε τη λύση, σε δήλωση των μέσων ενημέρωσης. "Οι μπαταρίες λιθίου-θείου θεωρούνται ένα πολλά υποσχόμενο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας λόγω της εξαιρετικά υψηλής ενεργειακής τους πυκνότητας και της μεγάλης θεωρητικής τους χωρητικότητας. Ωστόσο, περιορίζονται από την κακή ηλεκτρονική αγωγιμότητα του θείου, τις αλλαγές όγκου καθόδου και το φαινόμενο σαΐτας. Ο Lu εξήγησε ότι Η μετατροπή των πολυσουλφιδίων κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση είναι μια πολύπλοκη πολυφασική μετάβαση.Διαλυόμενα πολυσουλφίδια λιθίου (LiPSs) διαχέονται μέσω του πορώδους διαχωριστή στο αρνητικό ηλεκτρόδιο και αντιδρούν με μέταλλο λίθιο για να σχηματίσουν αδιάλυτο λίθιο, προκαλώντας ένα "φαινόμενο σαΐτας" που επιδεινώνει την ικανότητα εκφόρτισης και την κυκλοποίηση Αυτό είναι ένα από τα κύρια ελαττώματα που εμποδίζουν σοβαρά τη μεγάλης κλίμακας εμπορευματοποίηση των μπαταριών λιθίου-θείου.
Αποτελεσματική κάθοδος «Προς το παρόν, τα εμπόδια των μπαταριών λιθίου ξεπερνιούνται κυρίως με το σχεδιασμό ηλεκτροδίων και ηλεκτρολυτών», είπε ο Lu. Προκειμένου να επεκταθεί η ικανότητα απορρόφησης του πολυθειούχου λιθίου και να ενισχυθεί η παραγωγή ενεργού θείου κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, τα ηλεκτρόδια συνήθως αποτελούνται από πορώδη ενδιάμεσα στρώματα με υψηλή καταλυτική δραστηριότητα. Σύμφωνα με τον Lu, μια σειρά από νανοσωματίδια οξειδίου μετάλλου ή οργανικά-ανόργανα υβρίδια έχουν χρησιμοποιηθεί για την ακινητοποίηση των πολυθειούχων λιθίου και τη διευκόλυνση της πρόσληψης και μετατροπής τους. Ωστόσο, αυτά τα υλικά παρουσιάζουν αργή οξειδοαναγωγική κινητική σε μπαταρίες λιθίου υψηλής περιεκτικότητας σε θείο καθώς συσσωρεύονται στο ενδιάμεσο στρώμα. Κατά τη γνώμη του, ο συνδυασμός υλικών άνθρακα με ανόργανα λειτουργικά υλικά φαίνεται να είναι μια βιώσιμη στρατηγική για την απόκτηση αποτελεσματικών καθόδων. Ωστόσο, ο καταλυτικός συνδυασμός συνήθως καλύπτεται από ένα ενδιάμεσο στρώμα, το οποίο μειώνει τη μετατροπή των πολυσουλφιδίων, οδηγώντας σε ενδεχόμενη αποτυχία επίτευξης συνέργειας μεταξύ των δύο λειτουργιών. "Τα τελευταία χρόνια, οι κάθοδοι μπαταριών λιθίου-θείου με εξαιρετικές ιδιότητες χημικής απορρόφησης πολυσουλφιδίου και υψηλές καταλυτικές αποδόσεις έχουν ερευνηθεί σε μεγάλο βαθμό. Η εύρεση μιας βιώσιμης στρατηγικής για την ενσωμάτωση πολλαπλών αντίστοιχων λειτουργιών για την επιτάχυνση της μετατροπής πολυσουλφιδίου παραμένει ένα πιεστικό ζήτημα."
Ο ερευνητής του αφρού νικελίου είπε ότι η πρότασή του περιλαμβάνει την ανάπτυξη 3D HsGDY ή γραφίνης υποκατεστημένου με υδρογόνο, ενός νέου ισοτόπου άνθρακα με επίπεδη δομή και μοναδικές ιδιότητες, επιστρωμένο σε αφρό νικελίου με αντίδραση διασταυρούμενης σύζευξης λέιζερ στην άγκυρα MoS2/Ni3S2 και ενίσχυση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας από υλικά που περιέχουν θείο. Είπε, «Το πλαίσιο 3D HsGDY είναι σε θέση να προσροφήσει γρήγορα το πολυσουλφίδιο του λιθίου, ενώ το Ni3S2/MoS2 λειτουργεί ως κέντρο αντίδρασης με χαμηλή αντίσταση μεταφοράς φορτίου». Ο Λου κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα ηλεκτρόδιά του με βάση το νικέλιο{11}d hsgdy παρουσιάζουν υψηλή απόδοση σε μπαταρίες λιθίου-θείου με μεγάλη ειδική χωρητικότητα και μακροπρόθεσμη σταθερότητα σε υψηλές πυκνότητες ρεύματος. Ως εκ τούτου, το ντόπινγκ HsGDY στην κάθοδο μπορεί να προωθήσει την πρόσληψη και τη μετατροπή του πολυθειούχου λιθίου στον ηλεκτρολύτη, παρέχοντας μια νέα ιδέα για την απόκτηση μπαταριών λιθίου-θείου υψηλής ενεργειακής πυκνότητας. "Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου διατίθενται στο εμπόριο εδώ και δεκαετίες. Η ενεργειακή τους πυκνότητα έχει αυξηθεί ελαφρώς τα τελευταία χρόνια, αν και έχει καταβληθεί μεγάλη ερευνητική προσπάθεια", δήλωσε ο Lew. «Η έρευνα για τις μπαταρίες που περιέχουν hsgdyli - s είναι ακόμα σε αρχικό στάδιο και χρειάζεται μεγάλη έρευνα για να επιτευχθούν πρακτικές εφαρμογές».
[Πηγή - CKNews.com]