Teave

Grafeeni käsn aitab stabiliseerida liitium-väävelpatareisid

Grafeeni käsn aitab stabiliseerida liitium-väävelpatareisid

Liitium-väävlipatareid on teatud tüüpi laetavad patareid, mis on silmapaistvad kõrge erilise energia poolest ja suudavad pakkuda teoreetilist energiatihedust üle viiekordse liitiumioonakude omast.

Elektrilise tuleviku loomiseks vajame igasuguseid uusi ja võimsaid patareisid ning liitium-väävli patareid on head kandidaadid, kuid neid pole veel võimalik turustada.

SEOTUD: LITIUM-ioonakude tulevik: kas nad saavad tõesti maailma muuta?

Seda seetõttu, et neil on kaks peamist küsimust. Esimene on see, et väävel lahustub elektrolüüdis. Teine on see, et väävli molekulid migreeruvad katoodilt anoodile.

"Katolüüt"

Nüüd on Rootsi Chalmersi tehnikaülikooli teadlased paljastanud liitium-väävlipatareide jaoks paljutõotava läbimurde. Avastus seisneb katoodi ja elektrolüüdi ühendamises üheks vedelikuks, mida nad nimetavad "katolüüdiks".

Traditsiooniline patarei koosneb neljast osast: kahest tugielektroodist, anoodist ja katoodist ning nende vahel nii elektrolüüdist kui ka eraldajast, mis toimib füüsikalise tõkkena, takistades kahe elektroodi kokkupuudet, kuid võimaldades siiski ioonide ülekannet .

Katoodi ja elektrolüüdi kombineerimine aitab mitte ainult aku massi kokku hoida, vaid võib pakkuda ka paremat laadimist ja paremat energiat.

Meeskond on leiutanud poorse, käsnataolise aerogeeli, mis on valmistatud redutseeritud grafeenoksiidist. Grafeeni aerogeel toimib aku lahtris iseseisva elektroodina ja võimaldab väävlit paremini ära kasutada.

"Võtate aerogeeli, mis on pikk õhuke silinder, ja viilutate selle - peaaegu nagu salaami. Võtate selle viilu ja surute kokku, et see aku sisse mahuks," ütleb Carmen Cavallo Chalmersi füüsikaosakonnast. ja uuringu juhtivteadur.

"Grafeeni aerogeeli poorne struktuur on võtmetähtsusega. See imab sisse suure koguse katolüüdi, andes teile piisavalt kõrge väävli koormuse, et katolüüdi kontseptsioon tasuks ära. Selline poolvedel katolüüt on siin tõesti hädavajalik. See võimaldab liikuda edasi-tagasi ilma kadudeta. See ei kao lahustumisel - sest see on juba lahustunud katolüüdi lahuses, "lisab Cavallo.

Kuid see pole katolüüdilahuse ainus eesmärk. Seda rakendatakse ka separaatorile, et see täidaks oma elektrolüüdirolli ja maksimeeriks veelgi aku väävlisisaldust.

Suurem energiatihedus

Liitium-väävlipatareid on nende suurema energiatiheduse tõttu väga soovitud. Parimad liitiumioonakud töötavad umbes 300 vatt-tundi kg kohta samas kui liitium-väävlipatareide energiatihedus võib olla umbes 1000-1500 vatt-tundi kg kohta.

"Lisaks on väävel odav, ülirikkalik ja palju keskkonnasõbralikum. Liitium-väävlipatareide eeliseks on ka see, et nad ei pea sisaldama keskkonda kahjustavat fluori, nagu liitiumioonakudel tavaliselt leidub," ütleb professor Aleksandar Matic. Chalmersi füüsikaosakonnas, kes juhib uurimisrühma paberi taga.

Siiani on liitium-väävlipatareid olnud ebastabiilsed ja seetõttu on nende tsükli eluiga madal. Uus prototüüp on siiski näidanud 85% võimsuse säilitamine pärast 350 vältides liitium-väävlipatareidega seotud probleeme.

Uuring on avaldatud Toiteallikate ajakiri.