Ez az áttörés forradalmasíthatja a lítium-kén akkumulátorokat

Kóti Gergő újságíró
Közzétéve:
2021-02-26, 07:31

Elektromos repülőkben, buszokban, teherautókban és mozdonyokban is használhatják.

A lítium-kén (Li-S) akkumulátorok könnyű súlyuk és nagy elméleti energiatároló kapacitásuk révén ígéretes alternatívát jelentenek a hagyományos lítium-ion (Li-ion) akkumulátorokkal szemben a nagyobb méretű energiatároló rendszerek és elektromos járművek számára. Jelenleg viszont a Li-S akkumulátorok legnagyobb gyengesége az alacsony élettartam.

Most a koreai Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) tudósai felfedezték egy új katalizátor anyag azon képességét, amely jelentős mértékben képes javítani a lítium-kén akkumulátorok élettartamát, ezáltal hatalmas kereskedelmi potenciált biztosítva számukra.

akkumulátoros energiatároló rendszer napelemfarmra kötve

A probléma

A legtöbb elektronika eszköz jelenleg újratölthető lítium-ion akkumulátorral működik, de ezeknek az akksiknak az energiatárolási kapacitása nem elegendő a nagyszabású energiatároló rendszerek számára. Ezzel szemben a Li-S akkumulátorok nagyobb elméleti energiatároló kapacitásuk és alacsonyabb költségeik miatt hasznosak lehetnek ilyen célokra.

Ugyanaz a mechanizmus, amely ezeket az energiákat biztosítja számukra megakadályozza, hogy a lítium-kén akkumulátorok igazán széles körben elterjedhessenek. A Li-ion akkukkal ellentétben a Li-S akkumulátorokban a reakcióút szilárd lítium-szulfid és folyékony lítium-poliszulfid felhalmozódásához vezet, ami a kén katód (pozitív töltésű elektróda) aktív anyagának elvesztését és a lítium anód (negatív töltésű elektróda) korrózióját okozza. Az akkumulátor élettartamának javítása érdekében a tudósok olyan katalizátorokat kerestek, amelyek használatuk során ezt a lebomlást hatékonyan visszafordíthatóvá tehetik.

Az áttörés

Egy friss tanulmányban, amelyet a ChemSusChem akadémiai folyóiratban publikáltak, a GIST tudósai egy áttörésről számoltak be a lítium-kén akkumulátorok élettartamával kapcsolatban.

„Miközben új elektrokatalizátort kerestünk a lítium-kén akkumulátorokhoz, felelevenítettük egy korábbi kobalt-oxaláttal végzett kutatásunkat, amelynek során azt tapasztaltuk, hogy a negatív töltésű ionok könnyen felszívódhatnak ezen anyag felületén az elektrolízis során. Ez arra ösztönzött bennünket, hogy azt feltételezzük, a kobalt-oxalát hasonló viselkedést mutat a kénnel a lítium-kén akkumulátorokban is” – mondta Jaeyoung Lee professzor, a kutatás vezetője.

Hipotézisük teszteléséhez a tudósok egy Li-S akkumulátort készítettek, amelynek a kénkatódján elhelyeztek egy kobalt-oxalát réteget. A kobalt-oxilátot a lítium-ion akkumulátorok újrahasznosításának folyamata során állítják elő.

A megfigyelések és az elemzések rámutattak, hogy a kobalt-oxalát kénfelvevő képessége lehetővé tette a szilárd lítium-szulfid és a folyékony lítium-poliszulfid redukcióját és elválasztását. Ezenkívül elnyomta a folyékony lítium-poliszulfid szétterjedését az elektrolitban azáltal, hogy felszívta a folyékony lítium-poliszulfidot, ezáltal megakadályozta, hogy elérje a lítium-anódot, amivel önkisüléses reakciót váltana ki. Ezek a műveletek együttesen javították a kén felhasználását és csökkentették az anód lebomlását, ezáltal egyszerre növelték az akkumulátor élettartamát, teljesítményét és energiatároló kapacitását is.

Lee professzor úgy gondolja, hogy a csapat kutatási eredményeinek köszönhetően a lítium-kén akkumulátorok előtt fényes jövő állhat nemcsak az elektromos autózásban, de számos olyan területen is, ahol a lítium-ion egységek jelenleg nem versenyképesek.

akkumulátoros elektromos vonat Írországban

Az autós világ friss híreiért tekintsd meg az Alapjárat hírműsorát!

Kapcsolódó írások

egy női kéz tart egy StoreDot akkumulátorcellát
2021. március 09.
2020-ban már 3,24 millió tisztán elektromos és plug-in hibrid jármű talált gazdára világszerte.
kongói gyerekek kobaltot bányásznak
2021. március 16.
A kobaltbányászat Kongóban egyet jelent a gyermekmunkával.

További hírek