De energieopslag in lithium-zwavelbatterijen is potentieel hoger dan in lithium-ionbatterijen, maar ze worden belemmerd door een korte levensduur. Onderzoekers van de Universiteit van Uppsala in Zweden hebben nu de belangrijkste knelpunten in de prestaties geïdentificeerd.

Lithium-zwavelbatterijen staan ​​hoog op het verlanglijstje voor toekomstige batterijen, omdat ze van goedkopere en milieuvriendelijkere materialen zijn gemaakt dan lithium-ionbatterijen. Ze hebben ook een hogere energieopslagcapaciteit en werken goed bij veel lagere temperaturen. Ze hebben echter last van een korte levensduur en energieverlies. Een artikel dat zojuist is gepubliceerd in het tijdschrift Chem door een onderzoeksgroep van de Universiteit van Uppsala heeft nu de processen geïdentificeerd die de prestaties van de zwavelelektroden beperken, wat op zijn beurt de stroom die kan worden geleverd vermindert. Tijdens de ontlaad-/laadcycli worden verschillende materialen gevormd en deze veroorzaken verschillende problemen. Vaak zorgt een plaatselijk tekort aan lithium voor een knelpunt.

"Door te leren over problemen kunnen we nieuwe strategieën en materialen ontwikkelen om de batterijprestaties te verbeteren. Het identificeren van de echte knelpunten is nodig om de volgende stappen te nemen. Dit is een grote onderzoeksuitdaging in een systeem dat zo complex is als lithium-zwavel", zegt Daniel Brandell, professor van materiaalchemie aan de Universiteit van Uppsala, die werkt bij het Ångström Advanced Battery Centre.

De studie combineerde verschillende technieken voor stralingsverstrooiing:er werden röntgenanalyses gemaakt in Uppsala, Zweden en de neutronenresultaten kwamen van een grote onderzoeksfaciliteit, het Institut Laue Langevin, in Grenoble, Frankrijk.

"De studie toont het belang aan van het gebruik van deze infrastructuren om problemen in de materiaalwetenschap aan te pakken", zegt professor Adrian Rennie. "Deze instrumenten zijn duur, maar zijn nodig om complexe systemen als deze batterijen te begrijpen. Er vinden veel verschillende reacties tegelijkertijd plaats en er worden materialen gevormd die tijdens het gebruik snel kunnen verdwijnen."

Het onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met Scania CV AB.

"Elektrische energie is nodig voor de sector van zware vrachtwagens en niet alleen voor persoonlijke voertuigen. Ze moeten gelijke tred houden met de ontwikkelingen van een reeks verschillende batterijen die binnenkort zeer relevant kunnen worden", zegt Daniel Brandell. + Verder verkennen

Chemische zwaveltechnologie verlengt de levensduur van de batterij