​Катод на основе диоксида кремния обеспечивает длительный срок службы Li-S батарей

-
15:55
113
​Катод на основе диоксида кремния обеспечивает длительный срок службы Li-S батарей

Ученые из Института науки и техники Тэгу Кёнбук (Корея) разработали новый катод на основе кремнезема для литий-серных батарей, что позволяет реализовать батареи, способные выдержать более 2000 циклов зарядки/разрядки.

Возможность успешного использования нетрадиционного диоксида кремния может спровоцировать изменение парадигмы в конструкции перезаряжаемых батарей, отмечают исследователи.

Литий-серные батареи, состоящие из катода на основе серы и литиевого анода, погруженных в жидкий электролит, являются перспективными кандидатами на замену вездесущей литий-ионной батареи из-за ее низкой стоимости и нетоксичности и обилия серы.

Однако использование серы в батареях является сложной задачей по двум причинам. Во-первых, в процессе разряда растворимые полисульфиды лития (LiPS) образуются на катоде, диффундируют в электролит и легко достигают анода, где они постепенно разрушают емкость батареи.

Во-вторых, сера является диэлектриком. Таким образом, для размещения серы и одновременного улавливания LiPS на катоде необходим проводящий и пористый материал носителя. В недавнем прошлом были исследованы углеродные структуры хозяев из-за их проводимости. Однако хозяева на углеродной основе не могут улавливать LiPS.

В исследовании, опубликованном в журнале «Передовые энергетические материалы», ученые Научно-технического института Тэгу Кёнбук предложили новую структуру носителя: мезопористый кремнеземный диоксид тромбоцитового заказа ( pOMS). Кремнезем — недорогой оксид металла — фактически непроводящий. Однако диоксид кремния отличается высокой полярностью и притягивает другие полярные молекулы, такие как LiPS.

При применении проводящего агента на основе углерода к структуре POMS, исходная твердая сера в порах структуры растворяется в электролите, откуда она затем диффундирует к проводящему агенту на основе углерода, который должен быть восстановлен для получения LiPS. Таким образом, сера эффективно участвует в необходимых электрохимических реакциях, несмотря на непроводимость кремнезема. Между тем, полярная природа pOMS гарантирует, что LiPS остается в непосредственной близости от катода и вдали от анода.

Ученые также построили аналогичную неполярную, высокопроводящую традиционную пористуглеродную структуру носителя для проведения сравнительных экспериментов со структурой pOMS.

Тем не менее, все это было рассмотрено, пожалуй, наиболее важным выводом, который можно сделать из этого исследования, заключается в том, что хост-структуры для LSB не обязательно должны быть столь же проводящими, как считалось ранее.

Это исследование расширяет выбор исходных материалов для LSB и может привести к смещению парадигмы в реализации следующего поколения серных батарей.

RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...