Sono in corso continue ricerche ed esperimenti per trovare batterie nuove e migliori che siano sostenibili, sicure e stabili. In uno di questi tentativi, i ricercatori hanno scoperto una batteria al litio-solfuro stabile e sicura che può essere piegata e persino tagliata a metà.
Un team di ricerca della Università di Elettronica, Scienza e Tecnologia della Cina hanno creato con successo batterie al litio a base di solfuro di metallo di transizione. I ricercatori hanno rivestito i catodi di solfuro di ferro con polimeri, ottenendo cicli stabili e un'elevata sicurezza. Quindi, dopo 300 cicli, il carburo di litio e il disolfuro di ferro la cella a sacchetto ha mantenuto circa il 72.0% della capacitàInoltre, questo litio-zolfo (Li-S) dopo 100 cicli, c'era nessuna degradazione della capacità.
Sorprendentemente, gli scienziati sono riusciti a piegare e tagliare una delle celle della batteria a sacchetto. Secondo i ricercatori, ciò dimostra che la cella è altamente sicura per applicazioni pratiche.
vantaggi: I vantaggi dei solfuri di metalli di transizione (MSc) di tipo conversione sono la loro facile reperibilità, l'elevata densità energetica e il basso costo. Queste qualità li rendono promettenti catodi per le batterie agli ioni di litio (LIB).
sfide: MSx ha problemi di stabilità ad alte temperature a causa della chiusura del polisolfuro. Affronta anche una notevole espansione del volume e una lenta cinetica di reazione.
Soluzioni: In precedenza il gruppo aveva proposto l'uso di un elettrolita a base di carbonato per separare due elettrodi, un catodo di solfuro di ferro e un anodo contenente litio metallico.
Questa soluzione però ha comportato un altro problema.
Problema: I ricercatori hanno affermato che l'incompatibilità di MSx con gli elettroliti a base di carbonato è una sfida importante per questo tipo di chimica delle batterie. I polisolfuri reagiscono con i solventi carbonatici che formano precipitati sulla superficie dell'elettrodo. Ciò porta alla creazione di una barriera per il trasferimento di carica, causando il blocco dell'elettrodo e il guasto della batteria.
Soluzione: I catodi di solfuro di ferro sono stati rivestiti con polimeri diversi. Ciò ha ridotto la corrosione senza influenzare o ridurre la funzionalità e la ricaricabilità. Sono stati utilizzati specificamente acido poliacrilico (PAA), ossido di polietilene (PEO) e poliacrilammide (PAM) poiché contengono tutti gruppi funzionali con un effetto chelante.
In un'altra ricerca, un produzione di batterie ecologiche da sintesi completamente a secco e ossido di salgemma ciò che è stato scoperto.
rapporto menziona, "L'effetto chelante si basa sul coordinamento degli elettroni delle coppie solitarie sull'ossigeno o sull'azoto e sugli orbitali vuoti dei metalli di transizione multivalenti."
Test di prestazione elettrochimica dimostrano che il PAA ha funzionato meglio mantenendo la capacità di scarica dell'elettrodo dopo 300 cicli di carica-scarica.
Dopo questo, hanno aggiunto un catodo di solfuro di ferro rivestito di PAA (FeS2) nel prototipo di batteria al litio-solfuro stabile e sicuro. Il progetto ha anche un foglio di metallo di litio come sorgente di ioni e un anodo di carburo di litio (LiC6). Inoltre, il test ha anche mostrato che non c'era degradazione della capacità dopo 100 cicli e anche quando la cella è stata piegata o tagliata.
I ricercatori hanno inoltre affermato che "le celle complete LiC6||MoS6 hanno dimostrato un'eccellente stabilità ciclica per 300 cicli con la stessa elevata capacità della mezza cella (Li||MoS6), e la stessa situazione si è verificata anche in LiC6||VS4", hanno affermato.
