Er zijn voortdurend onderzoeken en experimenten gaande om nieuwe en betere batterijen te vinden die duurzaam, veilig en stabiel zijn. In een dergelijke poging ontdekten onderzoekers een stabiele en veilige lithium-sulfidebatterij die kan worden gevouwen en zelfs in tweeën kan worden gesneden.
Een onderzoeksteam van de Universiteit voor Elektronische Wetenschap en Technologie van China succesvol gecreëerde lithiumbatterijen op basis van overgangsmetaalsulfide. De onderzoekers bedekten ijzersulfidekathodes in polymeren, wat resulteerde in stabiele cycli en hoge veiligheid. Vervolgens, na 300 cycli, de lithiumcarbide-ijzerdisulfide pouchcel behield ongeveer 72.0% capaciteitBovendien was dit lithium-zwavel (Li-S) na 100 cycli geen capaciteitsvermindering.
Verrassend genoeg konden wetenschappers een van de batterijzakjescellen vouwen en afsnijden. Volgens de onderzoekers bewijst dit dat de cel zeer veilig is voor praktische toepassingen.
Voordelen: Gemakkelijk verkrijgbaar met een hoge energiedichtheid en lage kosten zijn voordelen van conversie-type overgangsmetaalsulfiden (MSc). Deze kwaliteiten maken ze veelbelovende kathodes voor lithium-ionbatterijen (LIB's).
Uitdagingen: MSx heeft stabiliteitsproblemen bij hoge temperaturen vanwege polysulfide-afsluiting. Het heeft ook te maken met aanzienlijke volume-expansie en trage reactiekinetiek.
Oplossingen: De groep stelde eerder voor om een elektrolyt op basis van carbonaat te gebruiken om twee elektroden te scheiden: een ijzersulfidekathode en een anode met lithiummetaal.
Deze oplossing leidde echter tot een ander probleem.
probleem: De onderzoekers vermeldden dat de incompatibiliteit van MSx met carbonaatgebaseerde elektrolyten een grote uitdaging is voor dit type batterijchemie. Polysulfiden reageren met carbonaatoplosmiddelen die neerslagen vormen op het oppervlak van de elektrode. Dit leidt tot de vorming van een barrière voor ladingsoverdracht, wat leidt tot blokkering van de elektrode en batterijfalen.
Oplossing: De ijzersulfide kathoden werden gecoat met verschillende polymeren. Dit verminderde de corrosie zonder de functionaliteit en oplaadbaarheid te beïnvloeden of te verminderen. Polyacrylzuur (PAA), polyethyleenoxide (PEO) en polyacrylamide (PAM) werden specifiek gebruikt omdat ze allemaal functionele groepen bevatten met een chelatie-effect.
In een ander onderzoek werd een milieuvriendelijke batterijproductie uit volledig droge synthese en steenzoutoxide was ontdekt.
De Politia Militar hield zelfs tijdens de pre-carnaval festiviteiten de zaken al nauwlettend in de gaten. verslag vermeldt: "Het chelatie-effect is gebaseerd op de coördinatie van vrije elektronenparen op zuurstof of stikstof en lege orbitalen van multivalente overgangsmetalen."
Elektrochemische prestatietests tonen aan dat PAA het beste presteert door de ontladingscapaciteit van de elektrode te behouden na 300 laad-ontlaadcycli.
Hierna voegden ze een PAA-gecoate ijzersulfide (FeS2) kathode toe aan het stabiele en veilige Lithium-sulfide batterij prototype ontwerp. Het ontwerp heeft ook een lithium metaalfolie als ionenbron en een lithiumcarbide (LiC6) anode. Verder toonde de test ook aan dat er geen capaciteitsdegradatie was na 100 cycli en zelfs niet toen de cel werd gevouwen of gesneden.
De onderzoekers stelden ook: "Volledige LiC6||MoS6-cellen vertoonden een uitstekende cyclusstabiliteit gedurende 300 cycli met dezelfde hoge capaciteit als de halve cel (Li||MoS6), en dezelfde situatie deed zich ook voor in LiC6||VS4", aldus de onderzoekers.
