(Phys.org) - Een team van onderzoekers van de Universiteit van Texas heeft ontdekt dat het gebruik van coaxiale nanobuisjes de prestaties van lithium-zwavelbatterijen (Li-S) kan verbeteren. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters , het team beschrijft hoe ze Polypyrrool-MnO . gebruikten ₂ coaxiale nanobuisjes om obstakels voor het gebruik van Li-S-batterijen in commerciële producten te overwinnen.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat Li-S-batterijen gebruikers van elektronica meer energieopslag zouden bieden - tot wel vijf keer zoveel als lithium-ionbatterijen. Ze kunnen ook minder kosten bieden, aangezien zwavel overvloedig aanwezig is en gemakkelijk terug te vinden is. Opmerkelijk, het is ook redelijk milieuvriendelijk. Maar Li-S-batterijen hebben te kampen gehad met enkele grote problemen, het ergste is het "shuttle-effect" - waarbij polysulfiden door de kathode bewegen en problemen veroorzaken in de elektrolyt. Ze bewegen ook door de elektrode, die de zwavel uitput nadat de batterij slechts een paar keer is opgeladen en opnieuw is opgeladen. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben geprobeerd deze problemen te overwinnen door PPy-MnO . te introduceren ₂ nanobuisjes naar het ontwerp, ze gebruiken om de elektroden in te kapselen. Het toevoegen van de nanobuisjes hielp het shuttle-effect te verminderen en ging ook het probleem van de lage geleidbaarheid van zwavel en lithiumsulfide tegen, meldt het team. Het loste ook het probleem van grote volumeveranderingen op vanwege de flexibiliteit van de nanobuisjes.

De onderzoekers melden dat het testen van hun Li-S-batterijen aantoonde dat ze 98,6 Coulomb-efficiëntie hadden - en na 500 keer fietsen van de batterijen ontdekten ze dat de ontladingssnelheid boven 500 mAh/g bleef, wat ze als stabiel beschouwden.

De onderzoekers merken op dat hoewel hun eerste bevindingen met de verbeterde Li-S-batterijen positief waren, er zijn nog enkele uitdagingen die het hoofd moeten worden geboden voordat de batterijen in apparaten kunnen worden gebruikt - de belangrijkste daarvan is 'het dendrietprobleem'. Dit is wanneer takken van lithium door de batterijscheider groeien, kortsluiting en mogelijk explosie veroorzaken. Het team is van plan om de mogelijkheid te testen om andere soorten elektrolyten te gebruiken of Li . te gebruiken ₂ S als onderdeel van een kathode die kan worden gecombineerd met anoden van andere materialen zoals silicium, tin of grafiet. Ze zijn ervan overtuigd dat als er eenmaal een middel is gevonden om de anodes te stabiliseren, lithium-zwavelbatterijen zullen nuttig zijn in een breed scala aan consumentenproducten.

© 2016 Fys.org