Катодҳои кремний асосёфта ҳуҷайраҳои Li-S-ро устувор мекунанд. Таъсири: зиёда аз 2 давраи пуркунии барқ ба ҷои даҳҳо

Олимони Донишкадаи илм ва технологияи Дегу (DGIST, Кореяи Ҷанубӣ) як катод дар асоси кремний таҳия карданд, ки интизор меравад ба беш аз 2 давраи заряд дар ҳуҷайраҳои Li-S тобовар бошад. Ҳуҷайраҳои классикии литий-ион кремнийи холисро дар анодҳо барои пурра кардан ва тадриҷан иваз кардани графит истифода мебаранд. Дар ин чо оксиди кремний ва дар катод дуоксиди кремний истифода мешуд.

Ҳуҷайраи Li-S = аноди литий, катоди диоксиди кремний бо сулфур

Ҳуҷайраҳои Li-S аз сабаби зичии баланди энергия, вазн ва арзиши пасти истеҳсолӣ ҷолиб ҳисобида мешаванд. Бо вуҷуди ин, ҳеҷ кас то ҳол натавонистааст версияеро созад, ки ба зиёда аз даҳҳо давраи пуркунии барқ тобовар бошад. Хамаи аз сабаби полисульфидхои литий (LiPS), ки хангоми разряд дар электролит об шуда, бо анод реаксия карда, иктидори онро кам мекунад ва дар натича батареяро вайрон мекунад.

Мумкин аст, ки муҳаққиқони Кореяи Ҷанубӣ роҳи ҳалли мушкилотро пайдо кунанд. Ба ҷои маводи карбон асосёфта (масалан, графит) онҳо катодро истифода бурданд. сохтори ламелҳои кремнийи мезопороз (POMS).

Сохтори ламелҳо фаҳмо аст, дар ҳоле ки мезопорозӣ ба ҷамъшавии сӯрохҳо (ковокҳо) дар кремний ишора мекунад, ки андозаи ҳадаф, зичии минтақа ва дисперсияи хурд (сарчашма) доранд. Ин каме ба он монанд аст, ки агар шумо мунтазам плитаҳои ҳамшафати ягон намуди силикатро канда, ҷумбонидан кунед.

Олимони DGIST аз ин сӯрохиҳо барои гузоштани сулфур дар онҳо истифода бурданд (Расми а). Ҳангоми разряд сулфур об мешавад ва полисульфидҳои литийро (LiPS) бо литий ташкил медиҳад. Ҳамин тариқ, заряд ҷараён мегирад, аммо LiPS аз сабаби омили иловагии карбон номуайян (сохтори сиёҳ, расми б) дар наздикии катод мемонад.

Ҳангоми пуркунии барқ, LiPS литийро хориҷ мекунад, ки ба аноди литий бармегардад. Аз тарафи дигар, сулфур ба кремний мубаддал мешавад. Ҳеҷ гуна ихроҷи LiPS ба анод, осеби металлӣ нест.

Батареяи Li-S, ки бо ин роҳ сохта шудааст, иқтидори баланд ва устувориро барои зиёда аз 2 давраи корӣ нигоҳ медорад. Ҳадди ақал 500-700 давраи амалиёт барои ҳуҷайраҳои классикии Li-ion стандартӣ ҳисобида мешаванд, гарчанде бояд илова кард, ки ҳуҷайраҳои литий-ионҳои хуб коркардшуда метавонанд ба якчанд ҳазор давра тоб оваранд.