Meneillään on jatkuvaa tutkimusta ja kokeilua uusien ja parempien akkujen löytämiseksi, jotka ovat kestäviä, turvallisia ja vakaita. Yhdessä tällaisessa yrityksessä tutkijat löysivät vakaan ja turvallisen litiumsulfidiakun, joka voidaan taittaa ja jopa leikata puoliksi.
Tutkimusryhmä Kiinan elektroniikkatieteen ja teknologian yliopisto onnistuneesti loi siirtymämetallisulfidipohjaiset litiumparistot. Tutkijat pinnoittivat rautasulfidikatodit polymeereihin, mikä johti vakaaseen kiertoon ja korkeaan turvallisuuteen. Sitten 300 syklin jälkeen litiumkarbidi-rautadisulfidi pussisolun kapasiteetti säilyi noin 72.0 %. Lisäksi tämä litium-rikki (Li-S) 100 syklin jälkeen oli ei kapasiteetin heikkenemistä.
Yllättäen tutkijat pystyivät taittamaan ja leikkaamaan yhden akkupussin kennoista. Tutkijoiden mukaan se osoittaa, että solu on erittäin turvallinen käytännön sovelluksiin.
edut: Helposti saatavilla korkealla energiatiheydellä ja alhaisella hinnalla ovat muunnostyyppisten siirtymämetallisulfidien (MSc) etuja. Nämä ominaisuudet tekevät niistä lupaavia katodeja litiumioniakuille (LIB).
haasteet: MSx:llä on stabiilisuusongelmia korkeissa lämpötiloissa polysulfidisulkemisen vuoksi. Sillä on myös huomattava tilavuuslaajeneminen ja hidas reaktiokinetiikka.
Ratkaisut: Ryhmä ehdotti aiemmin karbonaattipohjaisen elektrolyytin käyttöä kahden elektrodin, rautasulfidikatodin ja litiummetallia sisältävän anodin erottamiseen.
Tämä ratkaisu johti kuitenkin toiseen ongelmaan.
Ongelma: Tutkijat mainitsivat, että MSx:n yhteensopimattomuus karbonaattipohjaisten elektrolyyttien kanssa on suuri haaste tämän tyyppiselle akkukemialle. Polysulfidit reagoivat karbonaattiliuottimien kanssa, jotka muodostavat saostumia elektrodin pinnalle. Tämä johtaa esteen muodostumiseen varauksen siirrolle, mikä aiheuttaa elektrodin tukkeutumisen ja akun vian.
Ratkaisu: Rautasulfidikatodit päällystettiin erilaisilla polymeereillä. Tämä vähensi korroosiota vaikuttamatta tai heikentämättä toimivuutta ja ladattavuutta. Erityisesti käytettiin polyakryylihappoa (PAA), polyeteenioksidia (PEO) ja polyakryyliamidia (PAM), koska ne kaikki sisältävät kelatoivan vaikutuksen omaavia funktionaalisia ryhmiä.
Toisessa tutkimuksessa an ympäristöystävällinen akkutuotanto täysin kuivasynteesistä ja vuorisuolaoksidista löydettiin.
raportti mainitsee: "Kelaatiovaikutus perustuu yksinäisten elektronien koordinaatioon hapessa tai typessä ja tyhjien moniarvoisten siirtymämetallien kiertoradalla."
Sähkökemialliset suorituskykytestit osoittavat, että PAA toimi parhaiten säilyttämällä elektrodin purkauskapasiteetin 300 lataus-purkausjakson jälkeen.
Tämän jälkeen he lisäsivät PAA-pinnoitetun rautasulfidi (FeS2) katodin vakaaseen ja turvalliseen litiumsulfidiakun prototyyppisuunnitteluun. Suunnittelussa on myös litiummetallikalvo ionilähteenä ja litiumkarbidin (LiC6) anodi. Lisäksi testi osoitti myös, että kapasiteetti ei heikentynyt 100 syklin jälkeen eikä edes kennoa taitettaessa tai leikattaessa.
Tutkijat totesivat myös, että "LiC6||MoS6-täyskennot osoittivat erinomaista syklin vakautta 300 syklin ajan samalla suurella kapasiteetilla kuin puolikenno (Li||MoS6), ja sama tilanne tapahtui myös LiC6||VS4:ssä", he totesivat.
