Šećer povećava kapacitet baterijama 5 puta

Među brojnim tehnologijama koje se bave baterijama nove generacije, znanstvenici smatraju da litij-sumporne baterije iskazuju veliki potencijal, zbog svoje sposobnosti skladištenja do pet puta više energije od današnjih litij-ionskih. Znanstvenici sveučilišta Monash University u Australiji osmislili su novi dizajn za ovu obećavajuću arhitekturu koji uključuje dodavanje šećera za rješavanje inherentnih problema stabilnosti, potez koji održava eksperimentalne ćelije stabilnima u više od 1.000 ciklusa.

Znanstvenici koji su prošle godine razvili dizajn litij-sumpornih baterija otkrili su probleme vezane uz njihovu stabilnost.

Kako se pozitivna sumporna elektroda baterije širi i skuplja tijekom punjenja, podložna je značajnom naprezanju i brzo se degradira, dok se negativna elektroda u međuvremenu kontaminira spojevima sumpora.

Prošle je godine tim istraživača došao do rješenja za polovicu ovog problema. Znanstvenici su razvili posebno vezivno sredstvo koje stvara dodatni prostor oko čestica sumpora, što znači da imaju više prostora za sigurno širenje tijekom punjenja. Rezultat toga je litij-sumporna baterija velikog kapaciteta sposobna preživjeti više od 200 ciklusa.

Znanstvenici su sada ciljali na drugu polovicu problema, u kojoj se negativna litijeva elektroda "guši" sumporom. Otkriće proizlazi iz studije iz 1988. koja pokazuje kako neke tvari na bazi šećera mogu spriječiti razgradnju u geološkim sedimentima olakšavajući snažne veze između sulfida.

Cilj je bio primijeniti ovo na litij-sumpornu bateriju kako bi se spriječilo oslobađanje lanaca sumpora, nazvanih polisulfidi, iz pozitivne elektrode, koji teže putovati i stvarati mahovinaste nakupine na negativnoj elektrodi. Tim je uveo aditiv na bazi šećera u arhitekturu elektrode nalik na mrežu, koja djeluje kao vezivo i tvori mrežaste mikrostrukture koje pomažu u reguliranju ponašanja polisulfida. Eksperimentalna ćelija s dodatkom šećera pokazala je kapacitet od oko 700 mAh po gramu, koji se održavao tijekom 1.000 ciklusa.

"Svako punjenje traje dulje, produžujući vijek trajanja baterije", kaže prvi autor studije, doktorand Yingyi Huang. "A proizvodnja baterija ne zahtijeva egzotične, otrovne i skupe materijale."

Još uvijek postoje neki nedostaci koje treba ispeglati prije nego što se litij-sumporne baterije nađu u pametnim telefonima i električnim vozilima, no Huang se nada da će im ovo omogućiti da se koriste u znatno duljim razdobljima između punjenja. Znanstvenici kažu da njihova tehnologija ima potencijal pohranjivanja dva do pet puta veće energije od današnjih litijevih baterija, a ovom novom studijom vjeruju da su napravili ključni korak prema njezinoj praktičnoj primjeni.

Čitavu studiju objavljenu u časopisu Nature Communications možete pronaći na ovoj poveznici.