Litium-rikki akut askeleen lähempänä

Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) Argonnen kansallisessa laboratoriossa tutkitaan ratkaisuja litiumioniakkujen ongelmiin testaamalla uusia materiaaleja akkujen konstruktiossa.

Yksi tällainen materiaali on rikki. Rikki on erittäin runsas ja kustannustehokas, ja siihen mahtuu enemmän energiaa kuin perinteisiin ionipohjaisiin akkuihin.

Uudessa tutkimuksessa tutkijat kehittivät rikkipohjaista akkututkimusta luomalla akkuun kerroksen, joka lisää energian varastointikapasiteettia ja lähes eliminoi perinteisen korroosiota aiheuttaneen rikkiakkujen ongelman.

Varhaiset litium-rikkiakut (Li-S) eivät toimineet hyvin, koska rikkilajit (polysulfidit) liukenivat elektrolyyttiin aiheuttaen sen korroosiota. Tämä polysulfidivaikutus vaikuttaa negatiivisesti akun käyttöikään ja vähentää akun latauskertojen määrää.

Estääkseen tämän polysulfidin siirtymisen aiemmat tutkijat yrittivät sijoittaa redox-epäaktiivisen välikerroksen katodin ja anodin väliin. Termi" pelkistys-epäaktiivinen" tarkoittaa, että materiaali ei käy läpi samanlaisiareaktioita kuin elektrodissa. Mutta tämä suojaava välikerros on raskas ja tiheä, mikä vähentää energian varastointikapasiteettia akun painoyksikköä kohden. Se ei myöskään vähennä kulkeutumista riittävästi. Tämä on osoittautunut suureksi esteeksi Li-S-akkujen kaupallistamiselle.

Tämän ratkaisemiseksi tutkijat kehittivät ja testasivat huokoista rikkiä sisältävää välikerrosta. Laboratoriotestit osoittivat alkukapasiteetin olevan noin kolme kertaa suuremmaksi Li-S-kennoissa tällä aktiivisella, toisin kuin epäaktiivisella välikerroksella. Vielä vaikuttavampaa on, että aktiivisella välikerroksella varustetut kennot säilyttivät suuren kapasiteetin yli 700 lataus-purkausjakson ajan.

Argonnen Advanced Photon Source (APS) sädelinjan tutkimuslaitteilla koottu data antoi ryhmälle mahdollisuuden varmistaa välikerroksen edut.

Data vahvisti, että redox-aktiivinen välikerros voi vähentää kulkeutumista, vähentää haitallisia reaktioita akussa ja lisätä akun kapasiteettia pitää enemmän varausta ja kestää enemmän jaksoja." Nämä tulokset osoittavat, että redox-aktiivisella välikerroksella voi olla valtava vaikutus Li-S-akun kehitykseen", sanoo kemisti Wenqian Xu." Olemme askeleen lähempänä tämän tekniikan näkemistä jokapäiväisessä elämässämme."

Jatkossa tiimi haluaa arvioida pelkistys-aktiivisen välikerroksen teknologian kasvupotentiaalia." Haluamme yrittää tehdä siitä paljon ohuemman, paljon kevyemmän", toteaa Guiliang Xu tutkimuslaitoksensa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Tuhannen työjakson akku voisi viisinkertaistaa sähköautojen matkat