Naukowcy z Dallas odkryli katodę do baterii litowo-siarkowych, która potencjalnie może zastąpić ogniwa litowo-jonowe. Na czym polega odkrycie amerykańskich inżynierów?

Dłuższe życie baterii?

Naukowcy z Southern Methodist University (SMU) w Dallas odkryli katodę do baterii litowo-siarkowych (Li-S), która ma zapewniać niskokosztowe i długotrwałe źródło energii dla pojazdów elektrycznych. Nowa hybrydowa sieć polimerowa może sprawić, że bateria będzie osiągać pojemność przekraczającą 900 mAh/g, co znacząco przewyższa tradycyjne ogniwa litowo-jonowe.

Badacze zajęli się powszechnym problemem akumulatorów litowo-siarkowych, czyli rozpuszczaniem polisulfidu, które następuje w miarę upływu czasu użytkowania i skraca żywotność baterii. Rozwiązanie, jakie Amerykanom udało się wypracować, może pomóc zminimalizować ten problem, a to oznacza bardziej trwałe baterie.

Nowo opracowana hybrydowa sieć katody polimerowej umożliwia ogniwom Li-S osiągnięcie pojemności przekraczającej 900 mAh/g. Dla porównania – typowa pojemność w bateriach litowo-jonowych wynosi 150-250 mAh/g. Tym samym baterie Li-S mogą magazynować znacznie więcej energii elektrycznej.

Co więcej, nowa katoda wykazuje stabilność cykli, przewyższającą wydajność konwencjonalnych baterii litowo-siarkowych. Pojemność cykli oznacza ilość ładowań i rozładowań baterii przed znacznym spadkiem pojemności. Większa pojemność cykli oznacza dłuższą żywotność baterii.

Zobacz też:Nowe baterie do samochodów elektrycznych. Szykuje się rewolucja na rynku?

Czy baterie w elektrykach będą tańsze i mniej zawodne?

W akumulatorach Li-S dodatnia elektroda na bazie siarki (katoda) jest sparowana z ujemną elektrodą litowo-metalową (anodą). Jony mogą się przemieszczać między nimi dzięki elektrolitowi. Aczkolwiek siarka nie jest idealnym materiałem na elektrodę.

Kiedy jony litu wiążą się z atomami siarki na katodzie, tworzą rozpuszczalne cząsteczki polisulfidu, które dryfują do elektrolitu, powodując degradację katody i zmniejszają zdolność akumulatora do wielu cykli ładowania. Zjawisko to jest znane jako rozpuszczanie polisulfidu. Naukowcy z Dallas wykorzystali hybrydową sieć polimerową katody w celu znalezienia recepty na bardziej żywotną baterię.

– Nasza katoda wykorzystuje wiele wiązań siarkowych, adsorpcję atomową i szybki transport jonów Li/elektronów na poziomie molekularnym – mówi prof. Donghai Wang z SMU. – Ta kombinacja umożliwia ponowne wiązanie i adsorpcję w czasie rzeczywistym wszelkich niezwiązanych gatunków siarki, skutecznie eliminując rozpuszczalne polisulfidy i wydłużając cykl życia akumulatora.

Rozwiązanie to może zaowocować tańszymi i bardziej niezawodnymi opcjami dla producentów pojazdów. Dalsze badania prawdopodobnie przyczynią do komercjalizacji omawianej technologii, co może znacznie poprawić jakość użytkowania pojazdów elektrycznych.

Czytaj też: Nawet 20 lat w elektryku! Baterie w autach elektrycznych degradują się coraz wolniej

Źródło: focus.pl, nature.comFot.: Canva (Kittipong Jirasukhanont/PhonlamaiPhoto’s Images)

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.