Ličio-sieros baterijos gali būti talpesnės, pigesnės ir draugiškesnės aplinkai nei dabartiniai energijos saugojimo įrenginiai. Tačiau mokslininkai vis dar sprendžia galvosūkį, kaip priversti jas dirbti ilgesnį laiką. Jos yra tokios neilgaamžės, kad komercinis ličio sieros baterijų naudojimas dabar yra sunkiai įmanomas.
Anglies nanopluošto katodas © Drexel University
Sieros yra visur (na, vaizdžiai tariant) ir daug, o jos gavyba yra švaresnė nei nikelio, kobalto ir kitų dabartinių baterijų metalų. Tačiau ličio-sieros baterijose greitai prasideda jų struktūrą žalojančios reakcijos. Susiformuoja polisulfidai, kurie sugadina elektrolitą ir iš esmės sugadina bateriją. Mokslininkai mano, kad šią problemą galima išspręsti inovatyviu elektrolitu, tačiau jo paieškos vis dar tęsiasi. Štai eterio elektrolitas nereaguoja su polisulfidais, bet pats yra pakankamai pavojingas.
Drexelio universiteto (JAV) mokslininkai jau kurį laiką kuria naują ličio-sieros baterijos dizainą. Jame naudojamas įprastas karbonatų elektrolitas, tačiau katodas gaminamas iš anglies nanopluošto. Pirminiai tyrimai parodė, kad nanopluoštas sulėtina polisulfidų tekėjimą į eterio elektrolitą, bet dabar mokslininkai pademonstravo, kad toks katodas veiktų ir stabilesniame karbonatų elektrolite.
Mokslininkai mano, kad dabartinio elektrolito naudojimas paspartintų ličio-sieros baterijų žengimą į rinką. Elektrodų keitimas yra paprastesnis žingsnis nei naujo elektrolito išradimas ir išbandymas. Taigi, naudodami garų dispozicijos metodą mokslininkai norėjo įkalinti sieros daleles anglies nanopluošte. Buvo manoma, kad tai sustabdys sieros judėjimą į karbonatų elektrolitą ir iš esmės užkirs kelią polisulfidų formavimuisi. Tačiau eksperimentų metu įvyko šis tas įdomesnio.
Mokslininkai pastebėjo, kad formuojasi monoklininė gamos fazės siera, kuri įprastai susiformuoja tik aukštoje (ne žemesnėje nei 95 °C) temperatūroje. Tokią sieros formą mokslininkams kartais pavyksta aptikti ir naftos gręžiniuose. Svarbiausia tai, kad tokios formos sieros kristalai nereaguoja su įprastu ličio-jonų baterijų elektrolitu. Anglies nanopluošto audinys kažkaip palaiko gama fazės sieros stabilumą ir mokslininkai teigia, kad bandymuose toks katodas atlaiko tūkstančius įkrovimo-iškrovimo ciklų.
Metais bandymų ir 4000 įkrovimo-iškrovimo ciklų – mokslininkai teigia, kad tokiai baterijai tai atitinka 10 metų darbo. Paprastas prototipas, kurį mokslininkai pagamino tyrimams, ličio jonų baterijų talpą viršijo 3 kartus. Taigi, nors mokslininkai vis dar dirba, kad geriau suprastų, kaip veikia ši baterija, komercinės ličio-sieros baterijos tikrai artėja. Ir jos leis elektromobiliams nuvažiuoti žymiai didesnius atstumus.
Paieška archyve
