ซิลิคอนแคโทดทำให้เซลล์ Li-S เสถียร ผลกระทบ: มากกว่า 2 รอบการชาร์จแทนที่จะเป็นหลายโหล
นักวิทยาศาสตร์จาก Daegu Institute of Science and Technology (DGIST, South Korea) ได้พัฒนาแคโทดที่ทำจากซิลิกอนซึ่งคาดว่าจะทนต่อการชาร์จมากกว่า 2 รอบในเซลล์ Li-S เซลล์ลิเธียมไอออนแบบคลาสสิกใช้ซิลิคอนบริสุทธิ์ในขั้วบวกเพื่อเสริมและค่อยๆ แทนที่กราไฟต์ ที่นี่ใช้ซิลิคอนออกไซด์ และใช้ซิลิคอนไดออกไซด์ในแคโทด
เซลล์ Li-S = ลิเธียมแอโนด, แคโทดซิลิกอนไดออกไซด์กับกำมะถัน
เซลล์ Li-S ถือว่าน่าสนใจเนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง น้ำหนักและต้นทุนการผลิตต่ำ อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีใครสามารถสร้างเวอร์ชันที่ทนทานต่อการชาร์จได้หลายสิบรอบ ทั้งหมดเกิดจากลิเธียมโพลีซัลไฟด์ (LiPS) ซึ่งละลายในอิเล็กโทรไลต์ในระหว่างการคายประจุและทำปฏิกิริยากับแอโนด ทำให้ความจุลดลงและส่งผลให้แบตเตอรี่เสียหาย
เป็นไปได้ว่านักวิจัยชาวเกาหลีใต้ได้พบวิธีแก้ปัญหา แทนที่จะใช้วัสดุที่เป็นคาร์บอน (เช่น กราไฟต์) พวกเขาใช้แคโทดแทน โครงสร้าง lamellar ของ mesoporous silica (POMS).
โครงสร้าง lamellar เป็นที่เข้าใจได้ ในขณะที่ mesoporosity หมายถึงการสะสมของรูพรุน (cavities) ในซิลิกาที่มีขนาดเป้าหมาย ความหนาแน่นของพื้นที่ และการกระจายขนาดเล็ก (แหล่งที่มา) มันเหมือนกับว่าคุณมักจะแหย่แผ่นซิลิเกตที่อยู่ติดกันเพื่อทำตะแกรง
นักวิทยาศาสตร์ของ DGIST ใช้รูเหล่านี้เพื่อสะสมกำมะถัน (รูปที่ a) ในระหว่างการปลดปล่อย กำมะถันจะละลายและก่อตัวเป็นลิเธียมโพลีซัลไฟด์ (LiPS) ด้วยลิเธียม ดังนั้นประจุจะไหล แต่ LiPS ยังคงติดอยู่ใกล้กับแคโทดเนื่องจากปัจจัยคาร์บอนที่ไม่ได้กำหนดเพิ่มเติม (โครงสร้างสีดำ รูป b)
ในระหว่างการชาร์จ LiPS จะปล่อยลิเธียม ซึ่งจะถูกส่งกลับไปยังลิเธียมแอโนด ในทางกลับกัน กำมะถันจะเปลี่ยนเป็นซิลิกา ไม่มีการรั่วไหลของ LiPS ไปที่ขั้วบวก ไม่มีความเสียหายจากโลหะ
แบตเตอรี่ Li-S ที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้จะรักษาความจุและความเสถียรสูงไว้ได้นานกว่า 2 รอบการทำงาน การทำงานอย่างน้อย 500-700 รอบถือเป็นมาตรฐานสำหรับเซลล์ Li-ion แบบคลาสสิก แม้ว่าควรเสริมว่าเซลล์ลิเธียมไอออนที่ผ่านกระบวนการอย่างดีสามารถทนทานต่อวงจรได้หลายพันรอบ
สิ่งนี้อาจสนใจคุณ:
