Organik / İnorganik Kükürt, Güvenli Şarj Edilebilir Lityum Piller için Anahtar Olabilir

Sızdıran sülfür-asit ten yapılan otomobil akülerinde gelişme kaydettik ancak modern lityum pillerinin hala bazı negatif yanları var. Şimdi Penn State mühendislerinden oluşan bir ekip, daha verimli, daha ucuz ve daha güvenli olabilecek farklı lityum sülfürlü bir pil türüne sahip.

Makine mühendisliği doçenti Donghai Wang, “Bu metodu bir düğme pil ile gösterdik. Fakat sonunda cep telefonları, dronlar ve hatta elektrikli araçlar için pillerin daha da büyüyebileceğini düşünüyorum dedi.

Lityum sülfürlü piller, gelecek nesil şarj edilebilir piller için umut vadeden bir aday olabilir fakat sorunsuz değiller. Lityum için, yük transferlerinin verimliliği düşük ve lityum piller şarj olurken boşaldığında kaybolmaz dendritlere (ince dallanmış kristallere) dönüşme eğilimindedir.

Araştırmacılar, kendi kendini biçimlendiren, hem organosülfidler hem de organopolysülfitler tarafından inorganik lityum tuzları ile tortulaştırılmış esnek hibrid katı-elektrolit ara faz tabakasını inceledi.

Araştırmacılar Nature Communications’un bugün (11 Ekim) sayısında organik kükürt bileşiklerinin ara faz tabakasında plastikleştiriciler olarak hareket ettiğini ve katmanın mekanik esnekliğini ve tokluğunu artırdığını bildirdi. Ara faz tabakası lityumun, dendritler büyümeksizin birikmesini sağlar. Coulombic verimliliği, 400 şarjlı boşaltma döngüsünün yaklaşık yüzde 99’udur.

Wang, “Bir lityum metal pilinde lityum üzerinde bir tür bariyere ihtiyacımız var ya da her şeye tepki vermektedir” dedi.

Kükürt ucuz bir üründür ve pilin yüksek şarj kapasitesi, daha yüksek enerji yoğunluğu ile bir lityum kükürt pilinin daha fazla enerjiye sahip olması nedeniyle iyi bir seçimdir. Bununla birlikte, bir lityum kükürt batarya, kırılgan ve hacim değişikliklerine tolere edemeyen bir inorganik kaplama oluşturmaktadır. İnorganik kükürt ara yüzü yüksek enerjiyi sürdüremez. Bir lityum kükürt bataryasında, elektrolit kurur ve yığın lityum korozyona uğrar. Oluşan lityum dendritler kısa devreler ve diğer güvenlik tehlikeleri yaratabilir.

Wang, “Potansiyel olarak, bu hibrid organosülfid / organopolysülfid arayüzlü lityum kükürt pilleri kullanarak konvansiyonel DC pillerin enerji yoğunluğunu ikiye katlayabiliriz” dedi.

Ayrıca daha güvenli, daha güvenilir bir pil de oluşturabilirler.

Pillerini icat etmek için araştırmacılar kükürt içeren polimer katkı maddeleri içeren bir eter bazlı elektrolit kullandılar. Pil için , kükürtlü bir karbon katot ve bir lityum anot kullanıyor. Elektrolit içindeki organik sülfür, kendi aralarında fazlar arasındaki tabakaları oluşturur.

Araştırmacılar , 1000 devirlik uzun bir döngüye dayanan ve iyi bir alıkoyma kapasitesine sahip olan bir lityum-sülfürlü pilin olabileceğini gösteriyor.

Kaynak : sciencedaily.com