دانشمندان در آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی ایالات متحده در حال تحقیق بر روی راه حل‌هایی برای حل معایب باتری‌های لیتیوم یونی با استفاده از آزمایش مواد جدید در ساخت باتری هستند. یکی از این مواد گوگرد است. گوگرد بسیار فراوان و مقرون به صرفه است و انرژی بیشتری نسبت به باتری‌های لیتیوم یون سنتی تولید می‌کند، ولی یکی از مشکلات این باتری‌ها انحلال کاتد گوگرد (اثر شاتل) است.
در یک مطالعه جدید، محققان برای جلوگیری از انحلال کاتد گوگرد در باتری‌های لیتیوم-گوگرد (Li-S)، یک لایه میانی جدید ساخته و آزمایش کرده‌اند. این لایه میانی جدید ظرفیت سلول Li-S را افزایش می‌دهد و آن را در صدها چرخه حفظ می‌کند.
برای جلوگیری از شاتل پلی سولفید، محققان قبلی سعی کردند یک لایه میانی غیر فعال ردوکس بین کاتد و آند قرار دهند. اصطلاح “غیرفعال ردوکس” به این معنی است که ماده تحت واکنش‌هایی مانند واکنش‌های الکترود قرار نمی‌گیرد. اما این لایه محافظ سنگین و متراکم است و ظرفیت ذخیره انرژی در واحد وزن باتری را کاهش می‌دهد. همچنین به اندازه کافی شاتل را کاهش نمی‌دهد و این یک مانع بزرگ برای تجاری سازی باتری‌های Li-S است.
برای رفع این مشکل، محققان یک لایه فعال میانی متخلخل حاوی گوگرد را توسعه و آزمایش کردند. نتایج آزمایشگاهی میزان ظرفیت اولیه را در سلول‌های Li-S دارای این لایه فعال سه برابر بیشتر از سلول دارای لایه غیرفعال نشان داد. جالب‌تر اینکه سلول‌های دارای لایه میانی فعال ردوکس ظرفیت بالایی را در بیش از 700 چرخه شارژ-دشارژ حفظ کردند.
در ادامه، این محققان می‌خواهند پتانسیل رشد فناوری لایه‌ای فعال ردوکس را ارزیابی و لایه هایی بسیار نازک تر و سبک تر تولید کند.
مقاله ای بر اساس این تحقیق در شماره ۸ اوت مجله Nature Communications منتشر شد. خلیل امین، تیانی لی، شیانگ لیو، گویلیانگ ژو، ونچیان ژو، چن ژائو و شیائو-بینگ زو در این مقاله مشارکت داشته‌اند.
برای مشاهده متن اصلی خبر روی اینجا کلیک کنید.
