Սիլիցիումի վրա հիմնված կաթոդները կայունացնում են Li-S բջիջները: Էֆեկտ. 2-ից ավելի լիցքավորման ցիկլեր տասնյակների փոխարեն

Daegu գիտության և տեխնոլոգիաների ինստիտուտի (DGIST, Հարավային Կորեա) գիտնականները սիլիցիումի վրա հիմնված կաթոդ են մշակել, որը ակնկալվում է, որ Li-S բջիջներում կդիմանա ավելի քան 2 լիցքավորման ցիկլերին: Դասական լիթիում-իոնային բջիջները անոդներում օգտագործում են մաքուր սիլիցիում` գրաֆիտը լրացնելու և աստիճանաբար փոխարինելու համար: Այստեղ օգտագործվել է սիլիցիումի օքսիդ, իսկ կաթոդում՝ սիլիցիումի երկօքսիդ։

Li-S բջիջ = լիթիումի անոդ, սիլիցիումի երկօքսիդի կաթոդ ծծմբով

Li-S բջիջները համարվում են հետաքրքիր իրենց բարձր էներգիայի խտության, քաշի և արտադրության ցածր գնի պատճառով: Սակայն մինչ այժմ ոչ ոք չի կարողացել ստեղծել այնպիսի տարբերակ, որը կդիմանա ավելի քան մի քանի տասնյակ լիցքավորման ցիկլերին։ Այս ամենը պայմանավորված է լիթիումի պոլիսուլֆիդներով (LiPS), որոնք լիցքաթափման ժամանակ լուծվում են էլեկտրոլիտում և արձագանքում անոդի հետ՝ նվազեցնելով դրա հզորությունը և արդյունքում քայքայելով մարտկոցը։

Հնարավոր է, որ հարավկորեացի հետազոտողները գտել են խնդրի լուծումը։ Ածխածնի վրա հիմնված նյութերի փոխարեն (օրինակ՝ գրաֆիտ), նրանք օգտագործում էին կաթոդում։ Մեզոպորոզ սիլիցիումի շերտավոր կառուցվածքը (POMS).

Շերտավոր կառուցվածքը հասկանալի է, մինչդեռ մեզոպորոզությունը նշանակում է սիլիցիումի ծակոտիների (խոռոչների) կուտակում, որոնք ունեն պլանավորված չափ, տարածքային խտություն և փոքր չափի դիսպերսիա (աղբյուր): Դա մի փոքր նման է, երբ դուք պարբերաբար ծակում եք ինչ-որ սիլիկատային ափսեներ միմյանց կողքից՝ մաղ պատրաստելու համար:

DGIST-ի գիտնականներն օգտագործել են այս անցքերը՝ դրանց մեջ ծծումբ տեղավորելու համար (Նկար ա): Լիցքաթափման ժամանակ ծծումբը լուծվում է և լիթիումի հետ ձևավորում է լիթիումի պոլիսուլֆիդներ (LiPS): Այսպիսով, լիցքը հոսում է, բայց Շրթունքները մնում են թակարդում կաթոդի մոտ՝ ածխածնի լրացուցիչ չորոշված ​​գործոնի պատճառով (սև կառուցվածք, նկար բ):

Լիցքավորման ժամանակ LiPS-ն ազատում է լիթիում, որը վերադարձվում է լիթիումի անոդին։ Մյուս կողմից, ծծումբը գնում է սիլիցիումի մեջ: Ոչ Շրթունքների արտահոսք դեպի անոդ, ոչ մետաղական վնաս:

Այս կերպ ստեղծված Li-S մարտկոցը պահպանում է բարձր հզորություն և կայունություն ավելի քան 2 աշխատանքային ցիկլերի ընթացքում։ Դասական Li-ion բջիջների ստանդարտը համարվում է առնվազն 500-700 ցիկլ շահագործման, թեև հարկ է ավելացնել, որ լավ մշակված լիթիում-իոն բջիջները կարող են դիմակայել մի քանի հազար ցիկլերի:

Սա կարող է ձեզ հետաքրքրել.