تقاضا برای باتری‌هایی با دانسیته انرژی بالا به شکل روزافزونی در حال افزایش است. باتری‌های یون لیتیم که به بلوغ فناوری رسیده‌اند به دلیل دانسیته انرژی اندک، قادر به تأمین نیاز نسل جدید سیستم‌های تولید انرژی نیستند.
باتری‌های سولفور لیتیم یکی از جایگزین‌های پیشنهادی محققان بوده که در آن‌ها از گوگرد به عنوان کاتد و لیتیم فلزی به عنوان آند استفاده شده است. از نقطه نظر تئوری، این باتری‌ها 3-6 برابر دانسیته انرژی بیشتری نسبت به همتایان یون لیتمی خود دارند.
کیانگ ژانگ از محققان دانشگاه بنجینگ می‌گوید: «دانسیته انرژی بالای باتری‌های سولفور لیتیم به دلیل ساز وکار منحصر به فرد آن‌هاست. تبدیل گوگرد به سولفید لیتیم در واقع یک انتقال فاز است که ظرفیت بیشتری نسبت به ساز وکار باتری‌های یون لیتیم دارد. وجود حد واسطی به نام پلی‌سولفید لیتیم موجب افزایش فرآیند اکسیداسیون و احیا شده و ظرفیت کاتد با این شرایط افزایش می‌یابد.»
وجود این حد واسط هم مزیت و هم اشکال به همراه دارد. حلالیت حد واسط پلی‌سولفید معمولاً با نفوذ همراه است که موجب از دست رفتن گوگرد فعال در الکترولیت شده و در نهایت کارایی فرآیند کاهش می‌یابد. این موضوع از موانع توسعه این باتری‌هاست.
برای حل این مشکل، محققان از عدم انطباق میان پلی سولفید لیتیم و داربست کاتدی نانوکربنی استفاده کردند. این عدم انطباق می‌تواند موجب بازیابی فعالیت از دست رفته فرآیند اکسیداسیون و احیاء شود. مواد نانوکربنی بسیار متخلخل و رسانا هستند و گزینه‌ای مناسب برای ساخت باتری‌های سولفور لیتیم هستند. این نانوکربن‌ها به دلیل سطح غیرقطبی که دارند نمی‌توانند به پلی سولفید بچسبند.
محققان با تغییر سطح نانوکربن موفق به اتصال پلی سولفید به نانوکربن شدند. آن‌ها برای این کار از دی‌سولفید کبالت استفاده کردند این مواد وارد شبکه گرافن شده و با آن ترکیب می‌شود. کاتد اصلاح شده می‌تواند حدواسط پلی سولفید را جذب کند و کارایی باتری را افزایش دهد.
به گزارش ایسنا، نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Powering Lithium–Sulfur Battery Performance by Propelling Polysulfide Redox at Sulfiphilic Hosts در نشریه Nano Letters منتشر شده است.
No tags for this post.