Er is vooruitgang in Li-S batterijtechnologie: meer dan 99%. vermogen na 200 cycli

Wetenschappers van de Universiteit van Melbourne (Australië) hebben vorderingen aangekondigd op het gebied van lithium-zwavel (Li-S) batterijstabilisatietechnologie. Ze waren in staat om cellen te maken die meer dan 99 procent van hun capaciteit behielden na 200 cycli en die vele malen meer capaciteit boden dan lithium-ioncellen voor hetzelfde gewicht.

Li-S-elementen - er zijn problemen, er zijn oplossingen

Het idee om zwavel in de cellen te gebruiken is niet nieuw: Li-S-batterijen werden in 2008 al gebruikt op de Zephyr-6, die het record voor vliegen zonder te landen verbrak. Het kon bijna 3,5 dag in de lucht blijven dankzij lichtgewicht lithium-zwavelbatterijen die de motor aandreven en zelf werden opgeladen door fotovoltaïsche cellen (bron).

Li-S-cellen hebben echter één ernstig nadeel: bestand tegen enkele tientallen bedrijfscycliOmdat een kathode gemaakt van zwavel, wanneer opgeladen, zijn volume met ongeveer 78 procent (!) uitbreidt, wat 8 keer meer is dan grafiet in lithium-ioncellen. Zwelling van de kathode zorgt ervoor dat deze afbrokkelt en de zwavel in de elektrolyt oplost.

En hoe kleiner de kathode, hoe kleiner de capaciteit van de hele cel - degradatie treedt onmiddellijk op.

> Hoe lang moet een elektrische auto meegaan? Hoeveel jaar vervangt de batterij van een elektricien? [WIJ ZULLEN ANTWOORDEN]

De wetenschappers uit Melbourne besloten de zwavelmoleculen aan elkaar te lijmen met een polymeer, maar gaven ze iets meer ruimte dan voorheen. Een deel van de strakke bindingen werd vervangen door flexibele polymeerbruggen, waardoor het mogelijk werd om bij een verandering in volume een hogere weerstand tegen vernietiging te bereiken - de bruggen lijmen de kathode-elementen zoals rubber:

Polymeerbruggen die de structuren van zwavelmoleculen met elkaar verbinden (c) Universiteit van Melbourne

Cellen met zulke verbeterde kathoden zijn op hun mooist. konden 99 procent van hun oorspronkelijke capaciteit behouden na meer dan 200 laadcycli (bron). En ze behielden het grootste voordeel van zwavel: ze slaan tot 5 keer meer energie per volume-eenheid op dan lithium-ioncellen.

Minpuntjes? Laden en ontladen vond plaats bij een vermogen van 0,1 C (0,1 x capaciteit), na nog eens 200 cycli zijn zelfs de beste oplossingen teruggevallen tot 80 procent van hun oorspronkelijke capaciteit. Ook verloren de cellen bij hogere belastingen (0,5C laden/ontladen) 20 procent van hun capaciteit na enkele tientallen, hooguit iets meer dan 100 laadcycli.

Er is vooruitgang in de Li-S-batterijtechnologie: meer dan 99%. vermogen na 200 cycli