Det pågår kontinuerlig forskning och experiment för att hitta nya och bättre batterier som är hållbara, säkra och stabila. I ett sådant försök upptäckte forskare ett stabilt och säkert litiumsulfidbatteri som kan vikas och till och med skäras i hälften.
Ett forskarteam från University of Electronics Science and Technology i Kina lyckades skapa litiumbatterier baserade på övergångsmetallsulfid. Forskarna belagde järnsulfidkatoder i polymerer, vilket resulterade i stabil cykling och hög säkerhet. Efter 300 cykler behöll litiumkarbidjärndisulfid-påsecellen en kapacitet på cirka 72.0 % . Dessutom skedde ingen kapacitetsförsämring av litiumsvavel (Li-S) efter 100 cykler.
Överraskande nog kunde forskare vika och skära av en av batteripåsens celler. Enligt forskarna bevisar det att cellen är mycket säker för praktiska tillämpningar.
Fördelar: Lätt tillgängliga med hög energitäthet och låg kostnad är fördelar med övergångsmetallsulfider av konverteringstyp (MSc). Dessa egenskaper gör dem till lovande katoder för litiumjonbatterier (LIB).
Utmaningar: MSx har stabilitetsproblem vid höga temperaturer på grund av polysulfidavstängning. Den står också inför betydande volymexpansion och långsam reaktionskinetik.
Lösningar: Gruppen föreslog tidigare användningen av en karbonatbaserad elektrolyt för att separera två elektroder, en järnsulfidkatod och en litiummetallinnehållande anod.
Denna lösning resulterade dock i ett annat problem.
Problem: Forskarna nämnde att MSx inkompatibilitet med karbonatbaserade elektrolyter är en stor utmaning för denna typ av batterikemi. Polysulfider reagerar med karbonatlösningsmedel som bildar utfällningar på elektrodens yta. Detta leder till att en barriär skapas för laddningsöverföring, vilket orsakar elektrodblockering och batterifel.
Lösning: Järnsulfidkatoderna belades med olika polymerer. Detta minskade korrosionen utan att påverka eller minska funktionalitet och laddningsbarhet. Polyakrylsyra (PAA), polyetylenoxid (PEO) och polyakrylamid (PAM) användes specifikt eftersom de alla innehåller funktionella grupper med en kelateringseffekt.
I en annan forskning upptäcktes en miljövänlig batteriproduktion från helt torr syntes och bergsaltoxid .
Rapporten nämner att ”keleringseffekten är baserad på koordinationen av ensamma elektronpar på syre eller kväve och tomma orbitaler av multivalenta övergångsmetaller. ”
Elektrokemiska prestandatester visar att PAA presterade bäst genom att bibehålla elektrodens urladdningskapacitet efter 300 laddnings- och urladdningscykler.
Efter detta lade de till en PAA-belagd järnsulfid (FeS2) katod i den stabila och säkra litiumsulfidbatteriprototypdesignen. Designen har även en litiummetallfolie som jonkälla och en litiumkarbid (LiC6) anod. Vidare visade testet också att det inte fanns någon kapacitetsförsämring efter 100 cykler och även när cellen veks eller skars.
Forskarna sa också, "LiC6||MoS6-fulla celler visade utmärkt cyklingsstabilitet under 300 cykler med samma höga kapacitet som halvcellen (Li||MoS6), och samma situation inträffade också i LiC6||VS4," sa de.
