محققان یک قدم به ساختن باتریهای حالت جامد لیتیوم-گوگرد نزدیک شدهاند. تیمی به رهبری مهندسان دانشگاه کالیفرنیا، ماده کاتدی جدیدی برای باتریهای لیتیوم سولفور حالت جامد ابداع کردند که بر خلاف گوگرد، رسانای الکتریسیته است و قابلیت خودترمیمی دارد که بر محدودیتهای کاتد فعلی این باتریها غلبه میکند.
باتری های لیتیوم سولفور حالت جامد از نوع قابل شارژ هستند که از یک الکترولیت جامد، یک آند از جنس فلز لیتیوم و یک کاتد گوگردی تشکیل شدهاند. این باتریها به عنوان جایگزینی برتر برای باتریهای لیتیوم یون فعلی مطرح هستند، زیرا چگالی انرژی بیشتر و هزینههای کمتری را به همراه دارند. باتری لیتیوم-گوگرد تا دو برابر بیشتر از باتری های لیتیوم یونی معمولی در هر کیلوگرم، انرژی را ذخیره میکند. به عبارت دیگر، این باتری میتواند بدون افزایش وزن بسته باتری، برد خودروهای الکتریکی را به دو برابر افزایش دهد. علاوه بر این، استفاده از مواد فراوان و در دسترس، آنها را به انتخابی مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست تبدیل می کند.
با این حال، توسعه باتریهای حالت جامد لیتیوم-گوگرد با محدودیتهایی مواجه بوده است. گوگرد نه تنها رسانایی الکترونی ضعیفی دارد، بلکه کاتدهای گوگرد نیز در طول شارژ و تخلیه، انبساط و انقباض قابل توجهی را تجربه میکنند که منجر به آسیب ساختاری و کاهش تماس مواد فعال با الکترولیت جامد میشود. این مسائل در مجموع توانایی کاتد برای انتقال شارژ را کاهش داده و عملکرد کلی و طول عمر باتری حالت جامد را به خطر میاندازد.
برای غلبه بر این چالش ها، تیمی به سرپرستی محققان مرکز انرژی دانشگاه کالیفرنیا ماده کاتدی جدیدی را معرفی کردهاند که شامل ترکیبی متشکل از گوگرد و ید است. محققان با وارد کردن مولکولهای ید در ساختار کریستالی گوگرد، رسانایی الکتریکی ماده کاتدی را به بیش از 100 میلیارد برابر کریستالهای ساخته شده از گوگرد ارتقا دادهاند. مادهی جدید دارای نقطه ذوب 65 درجه سانتیگراد است. این بدان معنی است که مواد موجود در کاتد پس از شارژ باتری ذوب شده و ترکها و تخریب ایجاد شده در کاتد را ترمیم میکند.
باتری تهیه شده از این مواد جدید، توانسته است پس از 400 چرخهی شارژ و دشارژ، 87 درصد از ظرفیت ذخیره انرژی خود را حفظ کند.
برای مشاهده متن اصلی خبر روی اینجا کلیک کنید.
