De kern van de meeste elektronica van tegenwoordig zijn oplaadbare lithium-ionbatterijen (LIB's). Maar hun energieopslagcapaciteit is niet voldoende voor grootschalige energieopslagsystemen (ESS's). Lithium-zwavelbatterijen (LSB's) kunnen in een dergelijk scenario nuttig zijn vanwege hun hogere theoretische energieopslagcapaciteit. Ze zouden zelfs LIB's kunnen vervangen in andere toepassingen zoals drones, gezien hun lichte gewicht en lagere kosten.

Maar hetzelfde mechanisme dat hen al deze macht geeft, weerhoudt hen ervan een wijdverbreide praktische realiteit te worden. In tegenstelling tot LIB's, de reactieroute in LSB's leidt tot een ophoping van vast lithiumsulfide (Li ₂ S ₆ ) en vloeibaar lithiumpolysulfide (LiPS), waardoor een verlies van actief materiaal van de zwavelkathode (positief geladen elektrode) en corrosie van de lithiumanode (negatief geladen elektrode) wordt veroorzaakt. Om de levensduur van de batterij te verbeteren, wetenschappers hebben gezocht naar katalysatoren die deze afbraak tijdens gebruik efficiënt omkeerbaar kunnen maken.

In een nieuwe studie gepubliceerd in ChemSusChem , wetenschappers van het Gwangju Institute of Technology (GIST), Korea, melden hun doorbraak in dit streven. "Terwijl we op zoek waren naar een nieuwe elektrokatalysator voor de LSB's, herinnerden we ons een eerdere studie die we hadden uitgevoerd met kobaltoxalaat (CoC ₂ O ₄ ) waarin we hadden ontdekt dat negatief geladen ionen tijdens elektrolyse gemakkelijk op het oppervlak van dit materiaal kunnen adsorberen. Dit motiveerde ons om te veronderstellen dat CoC ₂ O ₄ zou ook een soortgelijk gedrag vertonen met zwavel in LSB's, " legt prof. Jaeyoung Lee van GIST uit, die de studie leidde.

Om hun hypothese te testen, de wetenschappers construeerden een LSB door een laag CoC . toe te voegen ₂ O ₄ op de zwavelkathode.

Zowaar, observaties en analyses onthulden dat CoC ₂ O ₄ 's vermogen om zwavel te adsorberen maakte de reductie en dissociatie van Li . mogelijk ₂ S ₆ en LiPS. Verder, het onderdrukte de diffusie van LiPS in de elektrolyt door LiPS op het oppervlak te adsorberen, voorkomen dat het de lithiumanode bereikt en een zelfontladingsreactie veroorzaakt. Deze acties samen verbeterden het zwavelgebruik en verminderde anodedegradatie, waardoor de levensduur wordt verlengd, uitvoering, en energieopslagcapaciteit van de batterij.

Geladen door deze bevindingen, Prof. Lee stelt zich een elektronische toekomst voor die wordt geregeerd door LSB's, die LIB's niet kunnen realiseren. "LSB's kunnen efficiënt elektrisch vervoer mogelijk maken, zoals in onbemande vliegtuigen, elektrische bussen, vrachtwagens en locomotieven, naast grootschalige energieopslagapparaten, " merkt hij op. "We hopen dat onze bevindingen LSB's een stap dichter bij commercialisering voor deze doeleinden kunnen brengen."

Misschien, het is slechts een kwestie van tijd voordat lithium-zwavelbatterijen de wereld van stroom voorzien.