Новият Catalyst обещава по-леки, по-евтини, с по-голям капацитет, акумулаторни батерии от следващо поколение

ТЕМИ:
Технология на батериите, катализатори, енергия, литиево-йонни, полимери, акумулаторни батерии
От ГУАНДЖУ ИНСТИТУТ НА НАУКАТА И ТЕХНОЛОГИЯТА 27 ФЕВРУАРИ 2021 ГОДИНА

Литиево-йонните батерии понастоящем се използват широко в електрониката, но литиево-серните батерии могат да ги заменят в близко бъдеще като по-леки, по-евтини и с по-голям капацитет, благодарение на ново откритие от учени в Корея. Кредит: Институтът за наука и технологии в Гуанджу

Новият катализаторен материал може да позволи по-добри литиево-серни батерии, захранване на електроника от следващо поколение.

В основата на повечето електроника днес са акумулаторните литиево-йонни батерии (LIB). Но техният капацитет за съхранение на енергия не е достатъчен за мащабни системи за съхранение на енергия (ESS). Литиево-серните батерии (LSB) биха могли да бъдат полезни в такъв сценарий поради техния по-висок теоретичен капацитет за съхранение на енергия. Те дори могат да заменят LIB в други приложения като дронове, предвид лекото им тегло и по -ниската цена.

Но същият механизъм, който им дава цялата тази сила, ги кара да се превърнат в широко разпространена практическа реалност. За разлика от LIB, реакционният път в LSB води до натрупване на твърд литиев сулфид (Li2S6) и течен литиев полисулфид (LiPS), причинявайки загуба на активен материал от серния катод (положително зареден електрод) и корозия на литиевия анод (отрицателно зареден електрод). За да подобрят живота на батерията, учените търсят катализатори, които могат да направят това разграждане ефективно обратимо по време на употреба.

В ново проучване, публикувано в ChemSusChem, учени от Технологичния институт Гуанджу (GIST), Корея, докладват за своя пробив в това начинание. „Докато търсихме нов електрокатализатор за LSB, ние припомнихме предишно проучване, което бяхме извършили с кобалтов оксалат (CoC2O4), в което установихме, че отрицателно заредените йони могат лесно да се адсорбират върху повърхността на този материал по време на електролиза. Това ни мотивира да предположим, че CoC2O4 ще прояви подобно поведение със сяра и в LSBs “, обяснява проф. Jaeyoung Lee от GIST, който ръководи изследването.
За да проверят своята хипотеза, учените конструират LSB чрез добавяне на слой CoC2O4 върху серния катод.

Разбира се, наблюденията и анализите разкриха, че способността на CoC2O4 да адсорбира сярата позволява редукцията и дисоциацията на Li2S6 и LiPS. Освен това, той потиска дифузията на LiPS в електролита, като адсорбира LiPS върху повърхността му, предотвратявайки достигането му до литиевия анод и предизвиквайки реакция на саморазреждане. Тези действия заедно подобряват използването на сяра и намаляват разграждането на анода, като по този начин увеличават дълголетието, производителността и капацитета за съхранение на енергия на батерията.

Зареден от тези констатации, проф. Лий предвижда електронно бъдеще, управлявано от LSB, което LIB не може да реализира. „LSB могат да позволят ефективен електрически транспорт, като например в безпилотни самолети, електрически автобуси, камиони и локомотиви, в допълнение към мащабни устройства за съхранение на енергия“, отбелязва той. „Надяваме се, че нашите открития могат да доближат LSB до една стъпка по -близо до комерсиализацията за тези цели.“

Може би е въпрос на време литиево-серните батерии да захранват света.

Справка: „Подобрена редокс реакция на литиеви полисулфиди на междинната граница на полярен CoC2O4 като полисулфиден катенатор за литиево -сярна батерия с голям капацитет“ от д -р Jin Won Kim, Gyuwon Seo, д -р Sungyool Bong и Проф. Д -р Jaeyoung Lee, 21 октомври 2020 г., ChemSusChem.
DOI: 10.1002/cssc.202002140