Nikkelvaht parandab liitium-väävelakude jõudlust

Shantou ülikooli ja Pekingi tehnoloogiainstituudi teadlased on välja töötanud uut tüüpi niklipõhise vahu, mis on loodud selleks, et leevendada süstikuefekti, mahu suurenemist ja muid liitium-väävelakusid vaevavaid probleeme, teatas FT.com. "Elektrisõidukite õitsev areng nõuab järgmise põlvkonna energiasalvestustehnoloogiaid, millel on suur energiatihedus, madal hind ja pikk kasutusiga," ütles lahendust pakkunud uuringu vanemautor Lv Fushen meediaavalduses. "Liitium-väävelakusid peetakse nende ülikõrge energiatiheduse ja suure teoreetilise mahu tõttu paljulubavaks energiasalvestussüsteemiks. Neid piirab aga väävli halb elektrooniline juhtivus, katoodide mahu muutused ja süstikuefekt. Lu selgitas, et polüsulfiidide muundamine laadimise ja tühjenemise ajal on keeruline mitmefaasiline üleminek. Lahustuvad liitiumpolüsulfiidid (LiPS-id) difundeeruvad läbi poorse separaatori negatiivsele elektroodile ja reageerivad liitiummetalliga, moodustades lahustumatu liitiumi, põhjustades "süstikuefekti", mis halvendab tühjenemisvõimet ja tsüklit. See on üks peamisi defekte, mis tõsiselt takistab liitiumväävelakude laiaulatuslikku turustamist.
Tõhus katood "Praegu ületab liitiumakude takistused peamiselt elektroodide ja elektrolüütide disainiga," ütles Lu. Liitiumpolüsulfiidi neeldumisvõime suurendamiseks ja aktiivse väävli tekke suurendamiseks laadimise ja tühjendamise ajal koosnevad elektroodid tavaliselt suure katalüütilise aktiivsusega poorsetest vahekihtidest. Lu sõnul on liitiumpolüsulfiidide immobiliseerimiseks ning nende omastamise ja muundamise hõlbustamiseks kasutatud mitmeid metalloksiidi nanoosakesi või orgaanilisi-anorgaanilisi hübriide. Nendel materjalidel on aga kõrge väävlisisaldusega liitiumpatareides aeglane redokskineetika, kuna need kogunevad vahekihti. Tema arvates näib süsinikmaterjalide kombineerimine anorgaaniliste funktsionaalsete materjalidega olevat elujõuline strateegia tõhusate katoodide saamiseks. Kuid katalüütiline kombinatsioon on tavaliselt kaetud vahekihiga, mis vähendab polüsulfiidide konversiooni, mis viib kahe funktsiooni vahelise sünergia saavutamise ebaõnnestumiseni. "Viimastel aastatel on suurepäraste polüsulfiidkemisorptsiooniomaduste ja kõrge katalüütilise efektiivsusega liitium-väävelaku katoode põhjalikult uuritud. Jätkuvalt on pakiline probleem mitmete vastavate funktsioonide integreerimiseks elujõulise strateegia leidmine, et kiirendada polüsulfiidi muundamist."
Niklivahu uurija ütles, et tema ettepanek hõlmab 3D HsGDY või vesinikuga asendatud grafüüni, uudse tasapinnalise struktuuri ja ainulaadsete omadustega süsiniku isotoobi kasvatamist, mis on kihistatud niklivahule laseri ristsidestusreaktsiooni abil MoS2/Ni3S2 ankurdamiseks ja elektrijuhtivuse suurendamiseks. väävlit sisaldavatest materjalidest. Ta ütles: "3D HsGDY raamistik on võimeline kiiresti adsorbeerima liitiumpolüsulfiidi, samas kui Ni3S2 / MoS2 toimib reaktsioonikeskusena, millel on madal laenguülekande takistus." Lu jõudis järeldusele, et tema nikkel{11}}d hsgdy-põhised elektroodid on suure erivõimsusega liitium-väävelakudes suure jõudlusega ja pikaajalise stabiilsusega suure voolutiheduse juures. Seetõttu võib HsGDY doping katoodis soodustada liitiumpolüsulfiidi omastamist ja muundamist elektrolüüdis, pakkudes uut ideed suure energiatihedusega liitiumväävelakude saamiseks. "Liitiumioonakusid on turustatud aastakümneid. Nende energiatihedus on viimastel aastatel veidi suurenenud, kuigi on tehtud palju uurimistööd," ütles Lew. "Hsgdyli - s-i sisaldavate akude uurimine on alles lapsekingades ja praktiliste rakenduste saavutamiseks on vaja palju uuringuid."
[Allikas – CKNews.com]