Trwają ciągłe badania i eksperymenty mające na celu znalezienie nowych i lepszych baterii, które są zrównoważone, bezpieczne i stabilne. W jednej z takich prób naukowcy odkryli stabilną i bezpieczną baterię litowo-siarczkową, którą można złożyć, a nawet przeciąć na pół.
Zespół badawczy z Uniwersytet Nauki Elektronicznej i Technologii Chin pomyślnie stworzyli baterie litowe na bazie siarczku metalu przejściowego. Naukowcy pokryli katody siarczku żelaza polimerami, co spowodowało stabilny cykl i wysokie bezpieczeństwo. Następnie, po 300 cyklach, węglik litu disiarczek żelaza ogniwo kieszeniowe zachowało około 72.0% pojemności. Co więcej, ten litowo-siarkowy (Li-S) po 100 cyklach, był brak degradacji pojemności.
Ku zaskoczeniu naukowców udało się złożyć i odciąć jedno z ogniw baterii. Według naukowców dowodzi to, że ogniwo jest wysoce bezpieczne do praktycznych zastosowań.
Zalety: Łatwo dostępne, o wysokiej gęstości energii i niskim koszcie to zalety siarczków metali przejściowych (MSc) typu konwersyjnego. Te cechy sprawiają, że są obiecującymi katodami dla baterii litowo-jonowych (LIB).
wyzwania: MSx ma problemy ze stabilnością w wysokich temperaturach z powodu zamknięcia polisulfidowego. Ma również do czynienia ze znacznym rozszerzeniem objętości i powolną kinetyką reakcji.
Solutions: Grupa zaproponowała wcześniej zastosowanie elektrolitu na bazie węglanu do rozdzielenia dwóch elektrod: katody z siarczku żelaza i anody zawierającej lit.
Jednak rozwiązanie to spowodowało kolejny problem.
Problem: Naukowcy wspomnieli, że niezgodność MSx z elektrolitami na bazie węglanu stanowi poważne wyzwanie dla tego typu chemii baterii. Polisulfidy reagują z rozpuszczalnikami węglanowymi, które tworzą osady na powierzchni elektrody. Prowadzi to do powstania bariery dla transferu ładunku, powodując zablokowanie elektrody i awarię baterii.
Rozwiązanie: Katody siarczku żelaza pokryto różnymi polimerami. Zmniejszyło to korozję bez wpływu na funkcjonalność i możliwość ponownego ładowania. Kwas poliakrylowy (PAA), tlenek polietylenu (PEO) i poliakrylamid (PAM) zostały użyte specjalnie, ponieważ wszystkie zawierają grupy funkcyjne o działaniu chelatującym.
W innym badaniu, ekologiczna produkcja baterii w oparciu o syntezę całkowicie suchą i tlenek soli kamiennej został odkryty.
raport wspomina, że „efekt chelatacji opiera się na koordynacji elektronów wolnej pary na tlenie lub azocie i pustych orbitali wielowartościowych metali przejściowych”.
Testy wydajności elektrochemicznej pokazują, że PAA działa najlepiej, zachowując pojemność rozładowczą elektrody po 300 cyklach ładowania i rozładowania.
Następnie dodali pokrytą PAA katodę z siarczku żelaza (FeS2) do stabilnego i bezpiecznego prototypu baterii litowo-siarczkowej. Projekt ma również folię litowo-metalową jako źródło jonów i anodę z węglika litu (LiC6). Ponadto test wykazał również, że nie nastąpiła degradacja pojemności po 100 cyklach, nawet gdy ogniwo zostało złożone lub przecięte.
Naukowcy stwierdzili również, że „pełne ogniwa LiC6||MoS6 wykazały doskonałą stabilność cykli przez 300 cykli przy tej samej wysokiej pojemności co półogniwa (Li||MoS6), a taka sama sytuacja miała miejsce w przypadku ogniw LiC6||VS4” – stwierdzili.
