Miten voittaa litium-rikkiakun suurin haaste

Korea Electrotechnology Research Institute (KERI) tohtori Park Jun-woonin tutkijatiimi on voittanut suuren esteen seuraavan sukupolven litium-rikkiakkujen kaupallistamiselle ja kehittänyt menestyksekkäästi laaja-alaisia ja suurikapasiteettisia prototyyppejä.

Litium-rikkiakut (Li-S) edustavat lupaavaa ratkaisua korkeiden, yli 500 Wh/kg energiatiheyksien saavuttamiseen, hyödyntäen katodimateriaaleja, joiden teoreettinen energiatiheys on jopa 2600 Wh/kg.

Korealaistutkijoiden uudessa tutkimuksessa ehdotetaan innovatiivista lähestymistapaa, jossa hyödynnetään erittäin hapetettuja yksiseinäisiä hiilinanoputkia (Ox-SWCNT) johtavana kuiturunkoisena ja toiminnallisena välikerroksena rikkikatodeissa ja erottimissa. Näillä valinnoilla demonstroitiin suurialainen ja erittäin joustava Li-S –akku, jolla on parannettu energiatiheys.

Li-S-kennojen vapaasti seisovilla rikkikatodeilla on korkea energiatiheys, joka säilyttää 806 mAh/g jopa 100 lataus-purkausjakson jälkeen. Lisäksi happea sisältävät funktionaaliset ryhmät hiilinanoputket parantavat merkittävästi sähkökemiallista suorituskykyä edistämällä litiumpolysulfidien adsorptiota.

Käyttämällä Ox-SWCNT:itä sekä katodeissa että välikerroksissa, tutkimuksessa saavutetaan suuren kapasiteetin Li-S-pussikennoja, jotka tuottavat jatkuvasti 1 ampeeritunnin kapasiteetin ja korkean 909 mAh/g energiatiheyden 50 lataus-purkausjakson aikana.

Tämä strategia ei ainoastaan paranna merkittävästi Li-S-akkujen sähkökemiallista suorituskykyä, vaan säilyttää myös erinomaisen mekaanisen joustavuuden vakavissa muodonmuutoksissa, mikä tekee tämän Ox-SWCNT-pohjaisen arkkitehtuurin elinkelpoiseksi, kevyeksi ja erittäin joustavaksi energian varastointiratkaisuksi ja kaupallistettavaksi Li-S-akuksi. KERI on jo jättänyt aiheesta sikäläisen patenttihakemuksen.

Tutkijoiden yhteenvedon mukaan he toteavat; Toisin kuin tyypilliset jäykät akut, teknologiamme tarjoaa korkean energiatiheyden ja kätevän siirrettävyyden joustavan ja vapaasti seisovan luonteensa ansiosta, mikä mahdollistaa integroinnin erimuotoisiin ja -kokoisiin sovelluksiin eri sektoreilla, mukaan lukien mobiiliälylaitteet, puettavat lääketieteelliset laitteet, älykkäät laitteet älytekstiilit ja pitkän ajomatkan sähköajoneuvot.

KERI:n tiedotteessa Park Jun-woo totesi: "Teknologiamme ei ole ainoastaan voittanut litium-rikkiakun suurinta haastetta SWCNT:n ja happifunktionaalisten ryhmien yhdistämisellä, vaan on myös onnistunut suunnittelemaan ja kehittämään prototyyppiä laaja-alaisille ja suurikapasiteettisille joustaville elektrodeille.

Aiheesta aiemmin:

Kohti ympäristökestävämpiä akkuratkaisuja

Sähkölentokoneita horisontissa litium-rikki akkuteknologialla

Litium-rikki akut askeleen lähempänä