Добавление кремния-серы в 3D графен меняет потенциал батареи

01 мая
Добавление кремния-серы в 3D графен меняет потенциал батареи

Исследователи в Китае считают, что они взломали код литий-серных (Li-S) батарей. Используя трехмерный графен, исследователи Бэйхангского университета структурировали Li-S таким образом, чтобы они показали высокий, реальный потенциал на катодной и анодной сторонах.

Химикам уже давно известно, что литий-сера обладает огромным потенциалом в качестве решения батареи следующего поколения, сочетая в себе сильные стороны топливного элемента (высокая плотность энергии) с силой батареи (автономное аккумулирование энергии) - все в чрезвычайно экологичной и недорогой упаковке.

Проблема заключается в том, что катоды серы и лития имеют много материальных потерь из-за растворимости полисульфидов, а также не часто эффективны, поскольку сера имеет изоляционные, а не проводящие свойства.

Замена серы в смеси с литием различными методов ранее показала обещание, но имеет строгие ограничения, которые до сих пор не позволили Li-S аккумуляторам быть жизнеспособным для коммерциализации.

Различные попытки контролировать серу внутри смеси лития, как правило, сосредоточены на пористых углеродных атомах (как правило, активированный уголь) для крупнопористых, мезопористых и микропористых решений, чтобы сделать гибриды углерод-сера.

Они работали, но имели ограниченные объемы пор и, таким образом, ограниченную жизнеспособность. Кроме того, сополимеры серы были перспективным выбором, но осталась проблемы проводимости.

Аналогичным образом, на анодной стороне батареи, литий-металлические аноды реагируют с органическими электролитами, обычно используемыми в литиевой форме дендритов во время нормальной езды на велосипеде.

Это приводит к сокращению продолжительности жизни. Различные методы были предприняты, чтобы ограничить потери. Li-С часто предлагался как решение, но считается, что он все еще находится в зачаточном состоянии.

Группа исследователей из Пекина считает, что они преодолели эти проблемы за счет использования 3D графена для управления литий-серой и литиц-кремнием на катодной и анодной сторонах соответственно.

Полностью литиевая кремний-серная батарея с обратимой емкостью высокой стабильности 620 мАч г-1 в пересчете на общую массу катода и анода, обладает хорошей способностью с высокой скоростью передачи, ультравысокой плотностью энергии (1147 Втч кг-1 в расчете на общую масса катода и анода) и отличную производительность цикла (0,028% потери мощности за один цикл в течение 500 циклов), - говорится в документе.

Единственное ограничение в том, что упоминается потеря цикла. Хотя 0,028 процента - это не много, но при более 500 циклах аккумулятор потеряет около 15 процентов своих возможностей. В автомобилях это было бы неприемлемо, но в небольшой электронике и гаджетах это было бы просто отлично.

Источник

Просмотров: 491