Postęp w technologii akumulatorów Li-S: ponad 99%. moc po 200 cyklach

Naukowcy z Uniwersytetu w Melbourne (Australia) ogłosili postępy w technologii stabilizacji akumulatorów litowo-siarkowych (Li-S). Udało im się stworzyć ogniwa, które zachowały ponad 99 procent swojej pojemności po 200 cyklach i oferowały wielokrotnie większą pojemność niż ogniwa litowo-jonowe o tej samej wadze.

Elementy Li-S - są problemy, są rozwiązania

Pomysł wykorzystania siarki w ogniwach nie jest nowy: akumulatory Li-S zastosowano już w 2008 roku w Zephyr-6, który pobił rekord lotu bez lądowania. Mógł utrzymać się w powietrzu przez prawie 3,5 dnia dzięki lekkim akumulatorom litowo-siarkowym, które zasilały silnik i same były ładowane przez ogniwa fotowoltaiczne (źródło).

Jednak ogniwa Li-S mają jedną poważną wadę: wytrzymać do kilkudziesięciu cykli pracyBo naładowana katoda wykonana z siarki zwiększa swoją objętość o około 78 procent (!), czyli 8 razy więcej niż grafit w ogniwach litowo-jonowych. Pęcznienie katody powoduje jej kruszenie i rozpuszczanie siarki w elektrolicie.

A im mniejszy rozmiar katody, tym mniejsza pojemność całego ogniwa – degradacja następuje natychmiast.

> Jak długo powinien działać samochód elektryczny? Ile lat elektryk wymienia baterię? [ODPOWIEMY]

Naukowcy z Melbourne postanowili skleić cząsteczki siarki razem z polimerem, ale dali im trochę więcej miejsca niż wcześniej. Część ciasnych wiązań zastąpiono elastycznymi mostkami polimerowymi, co pozwoliło uzyskać większą odporność na zniszczenie przy zmianie objętości - mostki sklejają elementy katody jak guma:

Mostki polimerowe łączące struktury cząsteczek siarki (c) University of Melbourne

Ogniwa z tak ulepszonymi katodami są w najlepszym wydaniu. były w stanie zachować 99 procent swojej pierwotnej pojemności po ponad 200 cyklach ładowania (źródło). I zachowały największą zaletę siarki: magazynują do 5 razy więcej energii na jednostkę objętości niż ogniwa litowo-jonowe.

Minusy? Ładowanie i rozładowywanie odbywało się przy mocy 0,1 C (0,1 x pojemność), po kolejnych 200 cyklach nawet najlepsze rozwiązania spadły do 80 procent swojej pierwotnej pojemności. Również przy większych obciążeniach (ładowanie/rozładowanie 0,5 C) ogniwa traciły 20 procent swojej pojemności po kilkudziesięciu, najwyżej nieco ponad 100 cyklach ładowania.

Postęp w technologii akumulatorów Li-S: ponad 99%. moc po 200 cyklach