Home / ENERGY

Rabu, 25 Januari 2023 - 10:27 WIB

Baterai lithium sulfur berperforma tinggi berdasarkan nanosheet molibdenum disulfida metalik


Kredit: Li et al.

Untuk mengurangi emisi karbon dan tetap memenuhi permintaan industri elektronik yang terus meningkat, para ilmuwan perlu mengembangkan teknologi baterai alternatif yang lebih tahan lama, berkelanjutan, dan dapat menyimpan lebih banyak energi. Dalam beberapa tahun terakhir, mereka telah mencoba mengembangkan teknologi baterai alternatif menggunakan kombinasi material yang berbeda.

Di antara teknologi baterai yang terbukti paling menjanjikan sejauh ini adalah baterai litium-sulfur (Li-S), yang mengandung katoda belerang dan anoda logam litium. Baterai ini dapat mengatasi beberapa batasan yang terkait dengan reaksi konversi dalam baterai lithium-ion (LiB), yang pada akhirnya mencapai kepadatan energi yang lebih tinggi.

Terlepas dari kemungkinan keuntungannya, banyak desain baterai Li-S yang diperkenalkan sejauh ini belum mencapai hasil yang diinginkan. Salah satu alasannya adalah belerang dalam baterai perlu dimuat ke host penghantar, yang biasanya didasarkan pada bahan yang dibasahi dengan buruk oleh elektrolit (misalnya, sebagian besar karbon). Ini memengaruhi difusi ion litium dalam baterai, mengurangi kapasitas dan kinerjanya secara keseluruhan.

Para peneliti di University of Cambridge dan The Faraday Institution baru-baru ini mengembangkan baterai Li-S berperforma tinggi menggunakan lembaran nano logam lithiated 1T phase molybdenum disulfide (LixMoS2). Desain mereka, diuraikan dalam makalah yang diterbitkan di Energi Alammenawarkan janji besar untuk penciptaan solusi baterai generasi mendatang yang dapat menyimpan lebih banyak energi.

“Makalah kami baru-baru ini adalah tentang bahan baru untuk baterai Li-S yang dapat menghasilkan kepadatan energi yang lebih tinggi,” Zhuangnan Li, salah satu peneliti yang melakukan penelitian tersebut, mengatakan kepada Tech Xplore. “Ini didasarkan pada fase logam dari bahan dua dimensi, yang telah dikerjakan oleh kelompok penelitian kami selama lebih dari 10 tahun.”

Desain baterai yang diperkenalkan oleh Li dan rekan-rekannya dibangun di atas upaya sebelumnya oleh para peneliti di University of Cambridge. Lebih khusus lagi, tim telah mengembangkan elektroda yang sangat menjanjikan berdasarkan LixMoS2 nanosheets untuk membuat baterai Li-S yang memiliki banyak sifat dan karakteristik yang menguntungkan.

“Poin utama dari desain kami adalah menggunakan jumlah minimum elektrolit sambil menjaga pengoperasian baterai tetap normal,” jelas Li. Ini membutuhkan bahan inang belerang untuk memiliki sifat seperti konduktivitas listrik yang tinggi, kerapatan, keterbasahan, polaritas untuk adsorpsi, dan aktivitas aktif katalitik.

Para peneliti menemukan bahwa lembaran nano litium mereka secara signifikan meningkatkan penyerapan polisulfida litium, sekaligus meningkatkan pengangkutan ion litium, mempercepat reaksi elektrokimia, dan meningkatkan aktivitas elektrokatalitik, yang mendukung konversi polisulfida dalam baterai Li-S. Gabungan, keunggulan ini menghasilkan kepadatan energi yang luar biasa sebesar 441 Wh kg-1 dan 735 Wh l-1memungkinkan baterai mempertahankan 85,2% dari kapasitasnya setelah 200 siklus pengoperasian.

“Baterai Li-S berenergi tinggi dan tahan lama yang ditunjukkan dalam pekerjaan ini memiliki potensi besar untuk pembuatan perangkat penyimpanan energi generasi mendatang,” tambah Li. “Kami sekarang berencana untuk memberikan lebih banyak pengetahuan dasar dan terjemahannya menjadi teknologi baterai yang layak secara komersial.”

Dalam uji coba awal, desain baterai Li-S baru yang diperkenalkan oleh tim peneliti ini mencapai hasil yang sangat menjanjikan, menunjukkan bahwa baterai ini dapat membantu mencapai kinerja yang lebih baik dan kepadatan energi yang lebih tinggi. Li dan rekannya sekarang sedang melakukan evaluasi lebih lanjut dan mengeksplorasi kemungkinan komersialisasi teknologi mereka.

Informasi lebih lanjut:
Zhuangnan Li et al, nanosheets molibdenum disulfida metalik Lithiated untuk baterai lithium-sulfur berkinerja tinggi, Energi Alam (2023). DOI: 10.1038/s41560-022-01175-7

Goki Eda et al, Photoluminescence dari MoS2 yang Dikelupas Secara Kimiawi, Surat Nano (2011). DOI: 10.1021/nl201874w

Muharrem Acerce et al, nanosheet MoS2 fase 1T metalik sebagai bahan elektroda superkapasitor, Nanoteknologi Alam (2015). DOI: 10.1038/nnano.2015.40

Damien Voiry et al, Peran kopling elektronik antara substrat dan nanosheet 2D MoS2 dalam produksi elektrokatalitik hidrogen, Bahan alam (2016). DOI: 10.1038/nmat4660

© 2023 Science X Network

Kutipan: Baterai lithium sulfur berperforma tinggi berdasarkan nanosheet molibdenum disulfida logam (2023, 24 Januari) diambil 24 Januari 2023 dari https://techxplore.com/news/2023-01-highly-lithium-sulfur-batteries-based.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.





Source link

Share :

Baca Juga

Peneliti memanen listrik dari kayu yang direndam dalam air

ENERGY

Peneliti memanen listrik dari kayu yang direndam dalam air
Bahan baru mendorong baterai natrium-ion untuk menghapus lithium yang mahal

ENERGY

Bahan baru mendorong baterai natrium-ion untuk menghapus lithium yang mahal
Turki memiliki 75 gigawatt potensi energi angin lepas pantai

ENERGY

Turki memiliki 75 gigawatt potensi energi angin lepas pantai
Siapa yang membayar dan siapa yang diuntungkan dari ekspansi besar-besaran energi surya?

ENERGY

Siapa yang membayar dan siapa yang diuntungkan dari ekspansi besar-besaran energi surya?
India mungkin menentang pajak batas karbon pada pertemuan G20, Energy News, ET EnergyWorld

ENERGY

India mungkin menentang pajak batas karbon pada pertemuan G20, Energy News, ET EnergyWorld

ENERGY

Minggu Ini Dalam Versi Printer-Friendly Ringkasan Minyak
Pangsa kapasitas pembangkitan berdasarkan bahan bakar non-fosil naik menjadi 39 persen, Energy News, ET EnergyWorld

ENERGY

Pangsa kapasitas pembangkitan berdasarkan bahan bakar non-fosil naik menjadi 39 persen, Energy News, ET EnergyWorld
NTPC mengundang tawaran untuk membangun stasiun pengisian bahan bakar hidrogen pertama di India, Energy News, ET EnergyWorld

ENERGY

NTPC mengundang tawaran untuk membangun stasiun pengisian bahan bakar hidrogen pertama di India, Energy News, ET EnergyWorld