Nikkelivaahto parantaa litium-rikkiakkujen suorituskykyä

Shantoun yliopiston ja Pekingin teknillisen instituutin tutkijat ovat kehittäneet uudentyyppisen nikkelipohjaisen vaahdon, joka on suunniteltu lieventämään sukkulavaikutusta, tilavuuden kasvua ja muita litium-rikkiakkuja vaivaavia ongelmia, FT.com on oppinut. "Sähköajoneuvojen kukoistava kehitys vaatii seuraavan sukupolven energian varastointitekniikoita, joilla on korkea energiatiheys, alhaiset kustannukset ja pitkä käyttöikä", sanoi Lv Fushen, ratkaisua ehdottaneen tutkimuksen vanhempi kirjoittaja median lausunnossa. "Litium-rikkiakkuja pidetään lupaavana energian varastointijärjestelmänä niiden erittäin suuren energiatiheyden ja suuren teoreettisen kapasiteetin vuoksi. Niitä rajoittavat kuitenkin rikin huono elektroninen johtavuus, katoditilavuuden muutokset ja sukkulavaikutus. Lu selitti, että polysulfidien muuntaminen latauksen ja purkamisen aikana on monimutkainen monivaiheinen siirtymä. Liukenevat litiumpolysulfidit (LiPS:t) diffundoituvat huokoisen erottimen läpi negatiiviseen elektrodiin ja reagoivat litiummetallin kanssa muodostaen liukenematonta litiumia aiheuttaen "sukkulavaikutuksen", joka heikentää purkauskapasiteettia ja kiertokulkua Tämä on yksi tärkeimmistä vioista, jotka haittaavat vakavasti litium-rikkiakkujen laajamittaista kaupallistamista.
Tehokas katodi "Tällä hetkellä litiumakkujen esteet voitetaan pääasiassa elektrodien ja elektrolyyttien suunnittelulla", Lu sanoi. Litiumpolysulfidin absorptiokapasiteetin laajentamiseksi ja aktiivisen rikin muodostumisen lisäämiseksi latauksen ja purkamisen aikana elektrodit koostuvat yleensä huokoisista välikerroksista, joilla on korkea katalyyttinen aktiivisuus. Lu:n mukaan useita metallioksidinanohiukkasia tai orgaanisia ja epäorgaanisia hybridejä on käytetty litiumpolysulfidien immobilisoimiseen ja niiden oton ja muuntamisen helpottamiseksi. Näillä materiaaleilla on kuitenkin hidasta redox-kinetiikkaa runsasrikkisissa litiumakuissa, kun ne kerääntyvät välikerrokseen. Hänen mielestään hiilimateriaalien yhdistäminen epäorgaanisten funktionaalisten materiaalien kanssa näyttää olevan käyttökelpoinen strategia tehokkaiden katodien saamiseksi. Katalyyttinen yhdistelmä on kuitenkin tavallisesti peitetty välikerroksella, joka vähentää polysulfidien konversiota, mikä johtaa mahdolliseen synergiaan näiden kahden toiminnon välillä. "Viime vuosina litium-rikkiakkukatodeja, joilla on erinomaiset polysulfidin kemisorptio-ominaisuudet ja korkea katalyyttinen tehokkuus, on tutkittu voimakkaasti. Elinkelpoisen strategian löytäminen useiden vastaavien toimintojen integroimiseksi polysulfidikonversion nopeuttamiseksi on edelleen kiireellinen ongelma."
Nikkelivaahtotutkija sanoi, että hänen ehdotuksensa sisältää 3D HsGDY:n tai vetysubstituoidun grafiinin, uuden hiili-isotoopin, jolla on tasomainen rakenne ja ainutlaatuiset ominaisuudet ja joka on kerrostettu nikkelivaahdolle laserristikytkentäreaktiolla MoS2/Ni3S2:n ankkuroimiseksi ja sähkönjohtavuuden parantamiseksi. rikkiä sisältävistä materiaaleista. Hän sanoi: "3D HsGDY -kehys pystyy adsorboimaan nopeasti litiumpolysulfidia, kun taas Ni3S2/MoS2 toimii reaktiokeskuksena, jolla on alhainen varauksensiirtovastus." Lu päätteli, että hänen nikkeli- 3d hsgdy-pohjaiset elektrodinsa ovat erittäin suorituskykyisiä litium-rikkiakuissa, joilla on suuri ominaiskapasiteetti ja pitkäaikainen stabiilisuus suurilla virrantiheyksillä. Siksi HsGDY:n seostus katodissa voi edistää litiumpolysulfidin ottoa ja konversiota elektrolyytissä, mikä tarjoaa uuden idean korkean energiatiheyden litium-rikkiakkujen saamiseksi. "Litiumioniakkuja on kaupallistettu vuosikymmeniä. Niiden energiatiheys on kasvanut hieman viime vuosien aikana, vaikka tutkimustyötä on käytetty paljon", Lew sanoi. "Hsgdyli - s -akkujen tutkimus on vielä lapsenkengissään, ja käytännön sovellusten saavuttamiseksi tarvitaan paljon tutkimusta."
[Lähde - CKNews.com]