सिलिकॉन-आधारित कॅथोड्स Li-S पेशी स्थिर करतात. प्रभाव: अनेक डझनऐवजी 2 पेक्षा जास्त चार्ज सायकल

डेगू इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (DGIST, दक्षिण कोरिया) च्या शास्त्रज्ञांनी एक सिलिकॉन-आधारित कॅथोड विकसित केला आहे जो Li-S पेशींमध्ये 2 पेक्षा जास्त चार्ज चक्रांचा सामना करेल अशी अपेक्षा आहे. क्लासिक लिथियम-आयन पेशी ग्रेफाइटला पूरक आणि हळूहळू पुनर्स्थित करण्यासाठी एनोड्समध्ये शुद्ध सिलिकॉन वापरतात. येथे सिलिकॉन ऑक्साईड वापरला गेला आणि कॅथोडमध्ये सिलिकॉन डायऑक्साइड वापरला गेला.

Li-S सेल = लिथियम एनोड, सल्फरसह सिलिकॉन डायऑक्साइड कॅथोड

Li-S पेशी त्यांच्या उच्च ऊर्जा घनता, वजन आणि कमी उत्पादन खर्चामुळे मनोरंजक मानल्या जातात. तथापि, अद्याप कोणीही अशी आवृत्ती तयार करू शकले नाही जे अनेक डझनपेक्षा जास्त चार्जिंग चक्रांना तोंड देईल. हे सर्व लिथियम पॉलीसल्फाइड्स (LiPS) मुळे, जे डिस्चार्ज दरम्यान इलेक्ट्रोलाइटमध्ये विरघळते आणि एनोडसह प्रतिक्रिया देते, त्याची क्षमता कमी करते आणि परिणामी, बॅटरी नष्ट करते.

हे शक्य आहे की दक्षिण कोरियाच्या संशोधकांनी समस्येवर उपाय शोधला आहे. कार्बन-आधारित पदार्थांऐवजी (जसे की ग्रेफाइट), त्यांनी कॅथोडचा वापर केला. मेसोपोरस सिलिका (POMS) ची लॅमेलर रचना.

लॅमेलर रचना समजण्याजोगी आहे, तर मेसोपोरोसिटी म्हणजे सिलिकामध्ये छिद्र (पोकळी) जमा होणे ज्याचे लक्ष्य आकार, क्षेत्रीय घनता आणि लहान आकाराचे फैलाव (स्रोत) आहे. चाळणी बनवण्यासाठी तुम्ही काही प्रकारच्या सिलिकेटच्या शेजारील प्लेट्समधून नियमितपणे झोकून दिल्यासारखे थोडेसे आहे.

DGIST शास्त्रज्ञांनी या छिद्रांचा वापर त्यांच्यामध्ये सल्फर जमा करण्यासाठी केला (आकृती अ). डिस्चार्ज दरम्यान, सल्फर विरघळते आणि लिथियमसह लिथियम पॉलिसल्फाइड्स (LiPS) बनते. अशा प्रकारे, चार्ज वाहतो, परंतु अतिरिक्त अपरिभाषित कार्बन घटकामुळे (काळी रचना, आकृती b) कॅथोडजवळ LiPS अडकून राहते.

चार्जिंग दरम्यान, LiPS लिथियम सोडते, जे लिथियम एनोडवर परत येते. दुसरीकडे, सल्फरचे सिलिकामध्ये रूपांतर होते. एनोडला LiPS गळती नाही, धातूचे कोणतेही नुकसान नाही.

अशा प्रकारे तयार केलेली Li-S बॅटरी 2 पेक्षा जास्त कार्यरत चक्रांसाठी उच्च क्षमता आणि स्थिरता टिकवून ठेवते. क्लासिक ली-आयन पेशींसाठी ऑपरेशनचे किमान 500-700 चक्र मानक मानले जातात, जरी हे जोडले पाहिजे की चांगल्या-प्रक्रिया केलेल्या लिथियम-आयन पेशी अनेक हजार चक्रांचा सामना करू शकतात.