Cathodes ya silicon huimarisha seli za Li-S. Athari: zaidi ya mizunguko 2 ya kuchaji badala ya dazeni kadhaa
Wanasayansi kutoka Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Daegu (DGIST, Korea Kusini) wameunda cathode yenye msingi wa silicon ambayo inatarajiwa kuhimili zaidi ya mizunguko 2 ya malipo katika seli za Li-S. Seli za kawaida za lithiamu-ion hutumia silicon safi kwenye anodi ili kukamilisha na kuchukua nafasi ya grafiti polepole. Oksidi ya silicon ilitumiwa hapa, na dioksidi ya silicon ilitumiwa katika cathode.
Seli ya Li-S = anodi ya lithiamu, cathode ya dioksidi ya silicon na sulfuri
Seli za Li-S zinachukuliwa kuwa za kuvutia kwa sababu ya msongamano mkubwa wa nishati, uzito na gharama ya chini ya utengenezaji. Walakini, hakuna mtu bado ameweza kuunda toleo ambalo linaweza kuhimili zaidi ya mizunguko kadhaa ya kuchaji. Yote kutokana na polysulfides ya lithiamu (LiPS), ambayo hupasuka katika electrolyte wakati wa kutokwa na kuguswa na anode, kupunguza uwezo wake na, kwa sababu hiyo, kuharibu betri.
Inawezekana watafiti wa Korea Kusini wamepata suluhu ya tatizo hilo. Badala ya vifaa vya kaboni (kama vile grafiti), walitumia cathode. muundo wa lamellar wa silika ya mesoporous (POMS).
Muundo wa lamellar unaeleweka, wakati mesoporosity inahusu mkusanyiko wa pores (cavities) katika silika ambayo ina ukubwa wa lengo, wiani wa eneo na mtawanyiko mdogo (chanzo). Ni kama vile ukichoma mara kwa mara sahani zilizo karibu za aina fulani ya silicate kutengeneza ungo.
Wanasayansi wa DGIST walitumia mashimo haya kuweka salfa ndani yake (Mchoro a). Wakati wa kutokwa, sulfuri huyeyuka na kutengeneza lithiamu polysulfides (LiPS) na lithiamu. Kwa hivyo, malipo hutiririka, lakini LiPS inabaki imefungwa karibu na cathode kutokana na sababu ya ziada ya kaboni isiyojulikana (muundo mweusi, takwimu b).
Wakati wa malipo, LiPS hutoa lithiamu, ambayo inarudishwa kwa anode ya lithiamu. Kwa upande mwingine, sulfuri inabadilishwa kuwa silika. Hakuna kuvuja kwa LiPS kwa anode, hakuna uharibifu wa chuma.
Betri ya Li-S iliyoundwa kwa njia hii huhifadhi uwezo wa juu na utulivu kwa zaidi ya mizunguko 2 ya kufanya kazi. Angalau mizunguko 500-700 ya operesheni inachukuliwa kuwa ya kawaida kwa seli za Li-ion za kawaida, ingawa inapaswa kuongezwa kuwa seli za lithiamu-ioni zilizochakatwa vizuri zinaweza kuhimili mizunguko elfu kadhaa.
Hii inaweza kukuvutia:
