በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ካቶዶች የ Li-S ሴሎችን ያረጋጋሉ. ውጤት: ከበርካታ ደርዘን ይልቅ ከ 2 በላይ የኃይል መሙያ ዑደቶች

የዴጉ የሳይንስ እና ቴክኖሎጂ ተቋም (DGIST, ደቡብ ኮሪያ) ሳይንቲስቶች በሊ-ኤስ ሴሎች ውስጥ ከ 2 በላይ የኃይል ዑደቶችን ለመቋቋም የሚጠበቀውን በሲሊኮን ላይ የተመሰረተ ካቶድ ሠርተዋል. ክላሲክ ሊቲየም-አዮን ሴሎች ግራፋይትን ለማሟላት እና ቀስ በቀስ ለመተካት ንጹህ ሲሊኮን በአኖዶስ ውስጥ ይጠቀማሉ። ሲሊኮን ኦክሳይድ እዚህ ጥቅም ላይ ውሏል, እና ሲሊኮን ዳይኦክሳይድ በካቶድ ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል.

Li-S ሕዋስ = ሊቲየም አኖድ, ሲሊኮን ዳይኦክሳይድ ካቶድ ከሰልፈር ጋር

የሊ-ኤስ ሴሎች ከፍተኛ የኃይል መጠጋታቸው፣ ክብደታቸው እና አነስተኛ የማምረቻ ዋጋ ስላላቸው አስደሳች እንደሆኑ ይቆጠራሉ። ነገር ግን፣ ማንም ሰው እስካሁን ከበርካታ ደርዘን በላይ የኃይል መሙያ ዑደቶችን የሚቋቋም ስሪት መፍጠር አልቻለም። ሁሉም በሊቲየም ፖሊሰልፋይድ (ሊፒኤስ) ምክንያት, በሚወጣበት ጊዜ በኤሌክትሮላይት ውስጥ የሚሟሟ እና ከአኖድ ጋር ምላሽ በመስጠት, አቅሙን ይቀንሳል እና በዚህም ምክንያት ባትሪውን ያጠፋል.

የደቡብ ኮሪያ ተመራማሪዎች ለችግሩ መፍትሄ አግኝተዋል. በካርቦን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶች (እንደ ግራፋይት ያሉ) ፋንታ ካቶድ ይጠቀሙ ነበር. የሜሶፖረስ ሲሊካ (POMS) ላሜራ መዋቅር.

የላሜራ አወቃቀሩ ለመረዳት የሚቻል ነው, ሜሶፖሮሲስ በሲሊካ ውስጥ የተከማቸ ቀዳዳዎች (ጉድጓዶች) በሲሊካ ውስጥ መከማቸትን የሚያመለክት ሲሆን ይህም የዒላማ መጠን, የአካባቢ ጥንካሬ እና አነስተኛ መጠን ያለው ስርጭት (ምንጭ). ወንፊት ለመሥራት አንድ ዓይነት የሲሊኬት ዓይነት አዘውትረው በአጎራባች ጠፍጣፋዎች ውስጥ ስታሽከረክር ትንሽ ይመስላል።

DGIST ሳይንቲስቶች እነዚህን ቀዳዳዎች በውስጣቸው ሰልፈርን ለማስቀመጥ ተጠቅመውበታል (ምስል ሀ)። በሚወጣበት ጊዜ ሰልፈር ይሟሟል እና ሊቲየም ፖሊሰልፋይድ (LiPS) ከሊቲየም ጋር ይፈጥራል። ስለዚህ, ክፍያው ይፈስሳል, ነገር ግን LiPS ተጨማሪ ባልተገለጸው የካርበን ንጥረ ነገር (ጥቁር መዋቅር, ምስል ለ) ምክንያት በካቶድ አቅራቢያ እንደታሰረ ይቆያል.

ኃይል በሚሞላበት ጊዜ LiPS ሊቲየም ይለቃል፣ እሱም ወደ ሊቲየም አኖድ ይመለሳል። በሌላ በኩል ደግሞ ሰልፈር ወደ ሲሊካ ይለወጣል. ወደ anode ምንም የ LiPS መፍሰስ የለም፣ ምንም የብረት ጉዳት የለም።

በዚህ መንገድ የተፈጠረው የ Li-S ባትሪ ከ 2 የስራ ዑደቶች በላይ ከፍተኛ አቅም እና መረጋጋትን ይይዛል። ቢያንስ 500-700 ዑደቶች የክዋኔ ዑደቶች ለክላሲክ Li-ion ሕዋሳት እንደ መደበኛ ይቆጠራሉ ፣ ምንም እንኳን በደንብ የተቀነባበሩ የሊቲየም-አዮን ሴሎች ብዙ ሺህ ዑደቶችን መቋቋም እንደሚችሉ መታከል አለበት።