Na Uniwersytecie Waterloo (Kanada) dokonano przełomu w technologii produkcji ogniw litowo-siarkowych (Li-S). Według deklaracji zespołu badawczego, powinny one wytrzymać co najmniej 2 tysiące cykli ładowania – czyli około 3 razy więcej niż typowe baterie litowo-jonowe, których czas życia określa się na 500-1000 cykli ładowania.
Baterie litowo-siarkowe – niska masa, wysoka gęstość energii
Spis treści
Prace nad stosowaniem siarki w bardzo różnych gałęziach przemysłu prowadzono już w XIX wieku. To pierwiastek tani i łatwo dostępny, a jego niska gęstość (oraz niska gęstość litu) sprawia, że ogniwo litowo-siarkowe jest bardzo lekkie – czyli stanowi idealny produkt tam, gdzie masa ma kluczowe znaczenie: w samolotach, rowerach i motocyklach. W połączeniu z wysoką gęstością przechowywania energii, rozwiązanie wydaje się idealne.
Niestety, ogniwa Li-S mają jedną poważną wadę: podczas oddawania ładunku (rozładowywania), siarka rozpuszcza się w elektrolicie. Dlatego bateria litowo-siarkowa dość szybko ulega degradacji.
> Grafenowe baterie Samsunga: 0-80 procent w 10 minut i lubią ciepło!
Rozpuszczająca się siarka? Mamy rozwiązanie!
Od co najmniej kilkunastu lat na świecie toczyły się badania, które rozwiązałyby problem degradacji ogniw Li-S. Wygląda na to, że udało się naukowcom z Uniwersytetu Waterloo. Zbudowaną z siarki katodę otaczali najpierw tlenkiem tytanu, a finalnie nanopłachtami – czyli płachtami o grubości 1 warstwy atomów – cząsteczek dwutlenku manganu. Okazało się, że taki płaszcz blokuje atomy siarki, czyli uniemożliwia rozpuszczenie się katody w elektrolicie.
Uzyskane w efekcie ogniwo powinno wytrzymywać co najmniej 2 tysiące cykli ładowania i rozładowania. To około trzy razy więcej niż mają współczesne ogniwa Li-ion. Jeśli dodać do tego wysoką gęstość przechowywania energii (na poziomie ogniw NCM 811, które mają się pojawić nie wcześniej niż w 2019 roku) oraz niską masę, otrzymujemy baterie niemal idealne.
LEGENDA: ogniwo – podstawowa cegiełka budulcowa baterii; bateria – zespół ogniw.
Na ilustracji: skrystalizowana siarka