Mae catodau sy'n seiliedig ar silicon yn sefydlogi celloedd Li-S. Effaith: mwy na 2 gylchoedd tâl yn hytrach na sawl dwsin

Mae gwyddonwyr o Sefydliad Gwyddoniaeth a Thechnoleg Daegu (DGIST, De Korea) wedi datblygu catod sy'n seiliedig ar silicon y disgwylir iddo wrthsefyll mwy na 2 gylchred gwefr mewn celloedd Li-S. Mae celloedd lithiwm-ion clasurol yn defnyddio silicon pur yn yr anodau i ategu a disodli graffit yn raddol. Defnyddiwyd silicon ocsid yma, a defnyddiwyd silicon deuocsid yn y catod.

Cell Li-S = anod lithiwm, catod silicon deuocsid â sylffwr

Mae celloedd Li-S yn cael eu hystyried yn ddiddorol oherwydd eu dwysedd ynni uchel, eu pwysau a'u cost gweithgynhyrchu isel. Fodd bynnag, nid oes unrhyw un eto wedi llwyddo i greu fersiwn a fyddai’n gwrthsefyll mwy na sawl dwsin o gylchoedd gwefru. Y cyfan oherwydd polysulfidau lithiwm (LiPS), sy'n hydoddi yn yr electrolyt yn ystod y gollyngiad ac yn adweithio gyda'r anod, gan leihau ei allu ac, o ganlyniad, dinistrio'r batri.

Mae'n bosibl bod ymchwilwyr De Corea wedi dod o hyd i ateb i'r broblem. Yn lle deunyddiau carbon (fel graffit), fe wnaethant ddefnyddio'r catod. strwythur lamellar silica mesoporous (POMS).

Mae'r strwythur lamellar yn ddealladwy, tra bod mesoporosity yn cyfeirio at gronni pores (ceudodau) mewn silica sydd â maint targed, dwysedd areal a gwasgariad maint bach (ffynhonnell). Mae ychydig yn debyg os ydych chi'n procio trwy blatiau cyfagos o ryw fath o silicad yn rheolaidd i wneud gogr.

Defnyddiodd gwyddonwyr DGIST y tyllau hyn i adneuo sylffwr ynddynt (Ffigur a). Yn ystod y gollyngiad, mae'r sylffwr yn hydoddi ac yn ffurfio polysulfidau lithiwm (LiPS) gyda lithiwm. Felly, mae'r gwefr yn llifo, ond mae'r LiPS yn parhau i fod yn gaeth ger y catod oherwydd y ffactor carbon ychwanegol heb ei ddiffinio (strwythur du, ffigur b).

Wrth godi tâl, mae LiPS yn rhyddhau lithiwm, sy'n cael ei ddychwelyd i'r anod lithiwm. Ar y llaw arall, mae sylffwr yn cael ei drawsnewid yn silica. Dim gollyngiadau LiPS i'r anod, dim difrod metel.

Mae'r batri Li-S a grëir fel hyn yn cadw gallu uchel a sefydlogrwydd ar gyfer mwy na 2 gylch gwaith. Mae o leiaf 500-700 o gylchoedd gweithredu yn cael eu hystyried yn safonol ar gyfer celloedd Li-ion clasurol, er y dylid ychwanegu y gall celloedd lithiwm-ion wedi'u prosesu'n dda wrthsefyll sawl mil o gylchoedd.