در اواخر ژوئیه 2008 یک منظومه خورشیدی بریتانیا به مدت سه روز در ارتفاع بالا پرواز کرد و یک رکورد استقامتی غیرقطعی پرواز ایجاد کرد. شاید کمتر شناخته شده باشد، باتری لیتیوم گوگرد (Li-S) تبدیل به بزرگترین پیشرفت تکنولوژیکی در اجزای آنها شده است. یکی، هواپیما را در شب به قدرت می رساند، و کارایی آن حتی در بالای باتری بی نظیر است.
هواپیمای خورشیدی Zephyr S (تصویر از شبکه) ده سال بعد، جهان به نظر می رسد در انتظار بازاریابی باتری های Li-S است. پیشرفت محققان در دانشگاه Drexel فقط موانع عظیمی را که مانع از بقای آن می شود را از بین می برد.
شرکت های فناوری این واقعیت را یاد گرفته اند که توسعه لپ تاپ ها، تلفن های همراه و وسایل نقلیه الکتریکی به بهبود مداوم عملکرد باتری بستگی دارد. اگر باتری به آن اجازه می دهد، فناوری تنها می تواند جلو حرکت کند. در حال حاضر باتری های لیتیوم یونی بهترین باتری در بازار است - رسیدن به حد پیشرفت است.
به عنوان عملکرد باتری در برابر ثبات، برخی از شرکت ها در حال تلاش برای کاهش اندازه اجزای داخلی هستند که با فشار دادن آنها به ذخیره انرژی کمک نمی کند تا آخرین ولتاژ را به دستگاه ذخیره سازی وصل کنند. این تغییرات ساختاری می تواند عوارض جانبی ناگوار داشته باشد. به عنوان مثال، یک سری حوادث انفجار در تلفن های همراه سامسونگ در سال 2016 رخ داده است.
تلفن همراه سامسونگ پس از انفجار باتری (تصویر از شبکه) شرکت های فن آوری و محققان در حال مطالعه چگونه به لیتیوم سولفور (لی-S) سلول در نهایت جایگزین باتری های لیتیوم یون، به عنوان نظریه واکنش شیمیایی جدید، انرژی بیشتری را می توان در یک سلول واحد شارژ - این اقدام مراجعه کننده به در توسعه چگالی انرژی باتری. این ظرفیت بهبود یافته در مورد 5/10 بار در باتری لیتیوم یون به ارمغان آورد، زمان کار باتری را مربوط به بار بین تحت دیگر عنوان شده است.
مشکل این است که، پس از اتمام اولین بار چند بار، لی-S سلول دیگر می تواند به حفظ ظرفیت برتر خود به عنوان یک جزء کلیدی برای افزایش چگالی انرژی ثابت، گوگرد، الکترود را در فرم از APOS پلی سولفید واسطه شود مهاجرت، منجر به از دست دادن این مولفه کلیدی و تضعیف عملکرد در هنگام شارژ.
برای سال های دانشمندان در تلاش بوده اند برای ایجاد ثبات در لی-S باتری پلی سولفید تولید داخلی این واکنش، اما بیشتر باید سعی کنید عوارض دیگر، مانند باتری افزایش وزن، ما نیاز به اضافه کردن چند مواد گران و یا مراحل پردازش پیچیده است. اما در حال حاضر وجود دارد یک روش جدید متولد شد، محققان Drexels کالج مهندسی در آخرین شماره از مجله "مواد کاربردی و رابط" مجله انجمن شیمی آمریکا، یک عنوان به عنوان یک اکسید تیتانیم (TiO) نانوالیاف به عنوان لی منتشر شده -S گزارش باتری پلی سولفید ثابت کننده: شواهد لوئیس تعاملات اسید و باز، نشان می دهد که می توان آن را در جای پلی سولفید ثابت، برای حفظ این استقامت باتری قابل توجه، در حالی که کاهش وزن کلی و تولید آنها زمان مورد نیاز.
ما ایجاد کرده ایم متری نانوسایل اکسید متخلخل متخلخل متخلخل به عنوان مواد کاتد اصلی در باتری های لیتیوم سولفور، دکتر Vibha Kalra گفت که او دستیار پروفسور در دانشکده مهندسی، نویسنده اصلی پژوهش این توسعه قابل توجهی است، چرا که ما پیدا شده است که یکی از ما دی اکسید کربن - کاتد گوگرد بالا هدایت قادر به تعامل ترکیبی از پلی سولفید شیمیایی قوی، که بدان معنی است که آن را می توانید ظرفیت خاص از باتری را افزایش دهد، در حالی که حفظ عملکرد چشمگیر آن است. ما همچنین می توانید ثابت کند که چسب را می توان به طور کامل لغو و تنظیم سمت کاتد لوازم، که 30-50 درصد وزن الکترود - روش ما فقط چند ثانیه به شکل کاتد گوگرد استانداردهای فعلی ممکن است تقریبا نیمی 'را.
نتایج آنها نشان می دهد که نانوالیاف حصیر لانه مشابه در سطح خرد، یک کاتد پلت فرم گوگرد بسیار عالی است، به عنوان آن می توانید ضبط و پلی سولفید باتری تولید را جذب کند. حفظ پلی سولفید در ساختار کاتد مانع از شاتل این پدیده تخریب است زمانی که آنها در یک سلول کاتد و آند جدا شده از محلول الکترولیت رخ می دهد حل می شود.
Kalra بر اساس گزارش، این طرح کاتد می تواند نه تنها کمک به حفظ چگالی انرژی باتری لیتیوم-S، بلکه برای دستیابی به این هدف بدون افزایش وزن از مواد و باعث هزینه های اضافی تولید.
برای دستیابی به این اهداف دوگانه، تیم تحقیقاتی جامع در مورد این، از جمله مکانیسم های واکنش و تشکیل پلی سولفید انجام داد تا بتوانند چگونگی کمک به مواد میزبان الکترودهای آنها را درک کنند.
این مطالعه نشان می دهد که ترکیبات اسید لاوی قوی لوئیس بین اکسید تیتانیوم و گوگرد در کاتد وجود دارد که مانع ورود پلی سولفید به الکترولیت می شود که دلیل اصلی کاهش عملکرد باتری است. یکی از نویسندگان، آزمایشگاه Kalras دکتر آرویندین سینگ، یک محقق پس از مدرسه، گفت.
این به این معنی است که طراحی کاتد آنها می تواند به سلولهای Li-S کمک کند تا تراکم انرژی خود را حفظ کنند - و بدون مواد اضافی برای افزایش وزن و هزینه های تولید، Kalra. تحقیقات قبلی Kalras در مورد الکترود های نانوایی نشان می دهد که آنها دارای مزایای متعدد باتری های باتری بیش از حد جریان دارند و سطح بزرگتری نسبت به الکترود فعلی دارند، به این معنی که آنها می توانند در طول شارژ قرار گیرند، که باعث افزایش ظرفیت ذخیره سازی باتری می شود. با پر کردن ژل الکترولیت، اجزای قابل اشتعال در دستگاه را از بین می برند. ، به حداقل رساندن حساسیت آنها به نشت، آتش سوزی و انفجار.
آنها توسط یک فرآیند الکتروفیزین ایجاد میشوند که به نظر میرسد ساختن مارشالوها است، به این معنی که آنها از الکترودهای مبتنی بر پودر استاندارد استفاده میکنند که نیاز به مواد شیمیایی عایق و چسبنده دارند که میتوانند عملکرد را در طول تولید کاهش دهند. .
ایجاد Electrospinning فرایند ، به نظر می رسد مانند marshmallows. (تصویر از وب) آزمایشگاه Kalras برای تولید یک پلت فرم کاتد رایگان و مستقل برای بهبود عملکرد باتری یک تکنولوژی سریع رسوب گوگرد را ایجاد کرد که تنها 5 ثانیه آن گوگرد را به سوبسترا اضافه می کند.
'این برنامه ذوب گوگرد را به مات های نانوفیبری در یک محیط فشار نور 140 درجه سانتیگراد ذوب می کند - بدون پردازش زمان مصرف و یا استفاده از مواد شیمیایی سمی مخلوط، در حالی که بهبود کارایی کاتد پس از استفاده طولانی مدت. الکترود S ساختار صحیح را فراهم می کند، "به گفته کلارا،" تخلیه ظرفیت را در طی دوچرخه سواری باتری کاهش می دهد، که یکی از موانع اصلی تجاری سازی باتری های Li-S است. "
تحقیقات ما نشان می دهد که ظرفیت مداوم موثر این الکترود ها چهار برابر باتری های لیتیوم یون است. روش ریاضی ما کم هزینه می تواند یک ثانیه کاتد سولفیدی تولید کند که موانع ساخت عمده ای را از بین می برد.
این که آیا آن یک لپ تاپ، تلفن همراه و یا توسعه وسیله نقلیه الکتریکی، عملکرد باتری به بهبود مداوم از فشار تکنولوژی رو به جلو تنها در مورد باتری مجاز باتری های لیتیوم یون - آن است که در حال حاضر در نظر گرفته بهترین باتری در بازار - است رسیدن به حد پیشرفت (تصویر از وب)
از سال 2008 باد صبا-6s به انرژی خورشیدی رکورد پرواز هواپیما، بسیاری از شرکت ها در توسعه باتری لیتیوم-S سرمایه گذاری کرده اند، می خواهید برای افزایش عمر باتری از وسایل نقلیه مختلف الکتریکی، دستگاه های تلفن همراه طولانی تر در بین اتهامات، و حتی کل انرژی کمک کند این شبکه با طبیعت متناوب انرژی باد و خورشید سازگار است. در حال حاضر کار Kalras راه توسعه این تکنولوژی باتری را فراهم می کند که می تواند از طریق یک سری موانع از بین برود.
این تیم همچنان به توسعه کاتد لیتیوس S خود با هدف بهبود بیشتر در زندگی چرخه، کاهش تشکیل پلی سولفید و کاهش هزینه ها ادامه خواهد داد.
