7 월 말 2008 년, 영국의 태양열 항공기가 비공식 비행 내구 기록을 작성, 연속 사흘 동안 높은 고도에서 비행. 아마도 몇 사람이 알고 가장 큰 기술적 진보의 그것의 일환으로 리튬 - 황 (리튬 S) 배터리 하나는 야간에 항공기에 전원을 공급하며, 효율은 배터리 상단에서도 타의 추종을 불허합니다.
태양 광 항공기 Zephyr S (네트워크 사진) 10 년 후, 세계가 여전히 곧 리튬 S 배터리의 상용화를 기다리는 것 같다. 드렉 셀 대학 연구진은 단지 생존에 큰 장벽을 제거 돌파구.
기술 회사는 랩톱, 휴대폰 및 전기 자동차의 개발이 배터리 성능의 꾸준한 향상에 달려 있다는 사실을 배웠으며, 배터리가 허용하는 경우에만 기술을 추진할 수 있습니다. 현재 리튬 이온 배터리가 고려됩니다 시장에서 가장 좋은 배터리인가? 개선 한계에 도달하고 있습니다.
안정적으로 배터리 성능 가까이로, 일부 기업은 최종 박제 볼트 저장 장치에 볼 수있는 내부 구성 요소에 기여하지 않는 저장된 에너지의 일부의 크기를 줄일를 통해 짜내 노력하고있다. 이러한 구조적 변화는 어떤 불행한 부작용을 가져올 것이다, 예를 들어, 2016 년에 삼성 휴대 전화에서 일련의 폭발 사고가 발생했습니다.
배터리 폭발 후 삼성 휴대 전화 (네트워크에서 사진) 연구원들과 기술 업체들은이 새로운 화학 반응이 이론적으로 단일 배터리에 더 많은 에너지를 투입하기 때문에 리튬 - 황 (Li-S) 배터리가 결국 리튬 이온 배터리를 대체 할 방법을 조사하고 있습니다. 이를 배터리 개발에서의 에너지 밀도 라 부르는데, 이는 리튬 이온 배터리 용량의 약 5-10 배를 차지하는데, 이는이 충전과 다음 충전 사이의 배터리 작동 시간이 길어지는 것과 같습니다.
문제는 Li-S 배터리가 초기 몇 번의 충전이 완료된 후에도 우수한 용량을 유지할 수 없다는 것인데, 에너지 밀도를 높이기위한 핵심 요소 인 황은 전극으로부터 '폴리 설파이드'의 중간 형태로 나타납니다. 마이그레이션으로 인해 핵심 구성 요소가 손실되고 재충전 중에 성능이 저하됩니다.
년 동안 과학자들은 내부 리튬 S 배터리 황화물이 반응을 생산 안정화를 위해 노력 해왔다, 그러나 대부분은 우리가 비용이 많이 드는 자료 나 복잡한 처리 단계 몇 가지를 추가 할 필요가, 무게를 증가 배터리와 같은 다른 합병증을 시도해야합니다. 하지만 지금은 새로운 방법이 탄생되고, 대학 Drexels 공학 연구원은 잡지의 최신호 미국 화학 학회의 "응용 재료 및 인터페이스"저널, 리튬 등의 나노 티타늄 산화물 (산화 티타늄) '등의 제목에 게시 -S 배터리 보고서 폴리 설파이드 정착 '증거 루이스 산 - 염기 상호 작용, 그것은 장소 황화물에서 수정 될 수 있음을 나타냅니다는 전체 무게를 줄이면서,이 인상적인 배터리 내구성을 유지하고이를 생산하는 시간이 필요합니다.
우리는 자립형 산화 티타늄 나노 섬유 매트 Vibha Kalra 박사는 리튬 - 황 배터리의 양극 재료로 주 연구자 인 공학 학교의 조교수이며 "이것은 티타늄 - 황의 음극이 높은 전도성을 가지기 때문에 중요한 발전이다. 강력한 화학적 상호 작용을 통해 폴리 설파이드를 결합 할 수 있기 때문에 성능을 유지하면서 전지의 특정 용량을 향상시킬 수 있습니다. 또한 바인더를 완전히 제거하고 음극면에 설치할 수 있음을 입증 할 수 있습니다. 전극의 무게의 30-50 %를 차지하는 전기 제품 - 우리의 방법은 황 음극을 형성하는 데 불과 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. 현재 표준은 하루 반에 걸릴 수 있습니다. '
그들의 결과는 나노 섬유 매트가 현미경 수준에서 둥지와 비슷하며 배터리에 의해 생성되는 폴리 설파이드를 끌어 당길 수 있기 때문에 우수한 황 음극 플랫폼이라는 것을 보여줍니다. 폴리 설파이드를 음극 구조에 유지하면 셔틀을 방지 할 수 있습니다. 이것은 음극과 양극이 배터리에서 분리 된 전해질 용액에 용해 될 때 발생하는 성능 저하입니다.
Kalra에 따르면이 음극 설계는 Li-S 배터리의 에너지 밀도를 유지하는 데 도움이 될뿐만 아니라 무게와 생산 비용을 증가시키는 추가 재료를 추가하지 않고도이를 달성합니다.
이러한 이중의 목표를 달성하기 위해, 팀은 폴리 설파이드 반응 메커니즘의 형성을 포함하여 더 나은 그들에게 전극 몸체 재질을 도울 방법을 이해하는 깊이있는 연구를 실시했다.
본 연구는 전지 성능의 감소, 저자의 하나 Kalras 실험실의 주된 이유 인, 생성 된 양극과 전해액 설파이드 방지 이산화황 사이에 강한 루이스 산 - 염기 상호 작용이 있음을 나타낸다 박사후 연구원 인 Arvinder Singh 박사는 말했다.
이것은 양극 설계가 Li-S 세포가 에너지 밀도를 유지하는 데 도움을 줄 수 있음을 의미하며, 무게와 생산 비용을 증가시키는 추가 물질 없이도 Kalra가 나노 섬유 전극에 대한 이전 연구에서 여러 장점 과전류 배터리 팩 : 현재 전극보다 넓은 표면적을 가지고있어 충전 중에 팽창을 수용 할 수있어 배터리의 저장 용량이 증가합니다. 전해질 젤을 채우면 장치의 가연성 성분이 제거됩니다. 누출, 화재 및 폭발에 대한 민감성을 최소화합니다.
이들은 프로세스를 전기 방사에 의해 생성되어, 그들이 종래의 전극 접착 화학 물질의 성능이 저하 될 수 제조시 표준 분말 계 전극의 절연 및보다 사용하는 이점 필요한 것을 의미 솜사탕 메이커 생겼는지 .
Electrospinning 창조 프로세스 마시맬로를 만드는 것처럼 보입니다. (웹에서 이미지) 배터리 성능 음극을 개선하기 위해 바인더가없는 독립형 플랫폼의 생산을 위해, Kalras 연구소는 기판에 가입 황, 단 5 초 유황의 빠른 증착을 개발했다.
"이 프로그램은 장시간 사용 후 음극의 효율성을 향상시키면서 시간이 많이 걸리는 공정이나 혼합 된 독성 화학 물질을 사용하지 않고 황을 140 ℃의 고압 환경에서 나노 섬유 매트로 녹인다. S 전극은 정확한 구조를 제공한다 "라고 Kalra는 말했다."Li-S 배터리의 상용화를 가로막는 주요 장애물 중 하나 인 배터리 사이클 동안 용량 저하를 최소화했다. "
연구진은이 전극들의 연속적인 유효 용량이 현재의 리튬 이온 배터리의 4 배에 달한다는 것을 보여 주었고, 우리의 새롭고 저렴한 방법은 몇 초 안에 황화물 음극을 생성 할 수 있기 때문에 제조상의 주요 장애물을 제거 할 수있다.
노트북, 휴대 전화 또는 전기 자동차의 발전 여부에 관계없이 배터리 성능의 꾸준한 향상에 달려 있습니다. 배터리가 허용 될 때만 기술을 추진할 수 있습니다. 현재 시장에서 가장 우수한 배터리로 여겨지는 리튬 이온 배터리 - 개선의 한계에 도달하십시오. (웹에서 이미지)
2008 제퍼-6S 태양열 항공기 비행 기록하기 때문에, 많은 기업들이 다양한 전기 자동차의 배터리 수명을 늘리려면, 리튬 S 배터리의 개발에 투자, 모바일 기기 충전 사이에 더 오래, 심지어 전체 에너지를 도움 이 네트워크는 바람과 태양 에너지의 간헐적 인 특성에 적응하며, Kalras의 연구는 이제 일련의 장애물을 뚫을 수있는이 배터리 기술의 개발 경로를 제공합니다.
이 팀은 사이클 수명을 향상시키고 폴리 설파이드 형성을 줄이며 비용을 줄이려는 목적으로 Li-S 캐소드를 계속 개발할 것입니다.
