Никелова пяна подобрява производителността на литиево-серни батерии

Изследователи от университета Shantou и Пекинския технологичен институт са разработили нов тип пяна на основата на никел, предназначена да смекчи ефекта на совалката, разширяването на обема и други проблеми, измъчващи литиево-серните батерии, научи FT.com. „Процъфтяващото развитие на електрическите превозни средства изисква технологии за съхранение на енергия от следващо поколение с висока енергийна плътност, ниска цена и дълъг живот“, каза Lv Fushen, старши автор на проучването, което предлага решението, в изявление за медиите. „Литиево-серните батерии се считат за обещаваща система за съхранение на енергия поради тяхната свръхвисока енергийна плътност и голям теоретичен капацитет. Те обаче са ограничени от лошата електронна проводимост на сярата, промените в обема на катода и ефекта на совалката. Лу обясни, че превръщането на полисулфиди по време на зареждане и разреждане е сложен многофазен преход Разтворимите литиеви полисулфиди (LiPSs) дифундират през порестия сепаратор към отрицателния електрод и реагират с метален литий, за да образуват неразтворим литий, причинявайки "ефект на совалката", който влошава капацитета на разреждане и цикъла Това е един от основните дефекти, които сериозно възпрепятстват широкомащабната комерсиализация на литиево-серни батерии.
Ефективен катод „В момента препятствията на литиевите батерии се преодоляват главно чрез дизайна на електродите и електролитите“, каза Лу. За да се разшири абсорбционният капацитет на литиевия полисулфид и да се подобри генерирането на активна сяра по време на зареждане и разреждане, електродите обикновено се състоят от порести междинни слоеве с висока каталитична активност. Според Лу редица наночастици от метален оксид или органично-неорганични хибриди са използвани за обездвижване на литиевите полисулфиди и улесняване на тяхното усвояване и преобразуване. Въпреки това, тези материали показват бавна редокс кинетика в литиеви батерии с високо съдържание на сяра, тъй като се натрупват в междинния слой. Според него комбинацията от въглеродни материали с неорганични функционални материали изглежда жизнеспособна стратегия за получаване на ефективни катоди. Каталитичната комбинация обаче обикновено е покрита с междинен слой, който намалява превръщането на полисулфидите, което води до евентуален неуспех за постигане на синергия между двете функции. "През последните години катодите на литиево-сярни батерии с отлични свойства на хемосорбция на полисулфид и висока каталитична ефективност бяха сериозно изследвани. Намирането на жизнеспособна стратегия за интегриране на множество съответни функции за ускоряване на преобразуването на полисулфида остава неотложен проблем."
Изследователят на никелова пяна каза, че предложението му включва растежа на 3D HsGDY или водород-заместен графин, нов въглероден изотоп с планарна структура и уникални свойства, наслоен върху никелова пяна чрез лазерна реакция на кръстосано свързване за закрепване на MoS2/Ni3S2 и подобряване на електрическата проводимост от материали, съдържащи сяра. Той каза: "3D HsGDY рамката е в състояние бързо да адсорбира литиев полисулфид, докато Ni3S2/MoS2 действа като реакционен център с ниско съпротивление на пренос на заряд." Лу заключи, че неговите базирани на никел- 3d hsgdy електроди показват висока производителност в литиево-серни батерии с голям специфичен капацитет и дългосрочна стабилност при висока плътност на тока. Следователно, допирането на HsGDY в катода може да насърчи усвояването и превръщането на литиев полисулфид в електролита, осигурявайки нова идея за получаване на литиево-серни батерии с висока енергийна плътност. "Литиево-йонните батерии са комерсиализирани от десетилетия. Тяхната енергийна плътност се е увеличила леко през последните няколко години, въпреки че са положени много изследователски усилия", каза Лю. „Изследванията на hsgdyli - s-съдържащи батерии са все още в начален стадий и са необходими много изследвания, за да се постигнат практически приложения.“
[Източник - CKNews.com]