Home / ENERGY

Minggu, 2 Oktober 2022 - 16:12 WIB

Titik balik dalam teknologi bidang baterai lithium-sulfur


Kredit: DGIST (Institut Sains dan Teknologi Daegu Gyeongbuk)

Kelompok penelitian Profesor Jong-Sung Yu di Departemen Ilmu dan Teknik Energi di DGIST mengembangkan teknologi untuk lapisan silika berpori dengan memuat belerang, bahan aktif, dalam silika. Pendekatan baru ini diharapkan menjadi sangat penting untuk R&D dan komersialisasi baterai lithium-sulfur generasi berikutnya, di mana kepadatan dan stabilitas energi sangat penting.

Dengan meningkatnya permintaan baru-baru ini untuk perangkat penyimpanan energi berkapasitas besar, penelitian tentang baterai sekunder generasi berikutnya yang berenergi tinggi, murah, yang dapat menggantikan baterai lithium-ion telah dilakukan secara aktif. Baterai lithium-sulfur, yang menggunakan belerang sebagai bahan katoda, memiliki kerapatan energi beberapa kali lebih tinggi daripada baterai lithium-ion konvensional, yang menggunakan elemen tanah jarang yang mahal sebagai bahan katoda. Oleh karena itu, diharapkan baterai berbasis sulfur akan lebih cocok untuk perangkat berenergi tinggi seperti kendaraan listrik dan drone. Selain itu, penelitian tentang baterai lithium-sulfur tersebar luas karena belerang tidak mahal, berlimpah, dan tidak beracun.

Di sisi lain, belerang, elemen aktif yang menghasilkan energi listrik, memiliki konduktivitas rendah, dan polisulfida yang dihasilkan selama pengisian dan pengosongan baterai berdifusi menuju elektroda negatif baterai, mengakibatkan hilangnya belerang melalui reaksinya dengan litium. Dengan demikian, kapasitas dan masa pakai baterai menurun secara signifikan. Masalah ini telah diperbaiki dengan menyisipkan lapisan baru antara elektroda belerang dan pemisah (tengah) yang dapat menyerap polisulfida dan memblokir difusi.

Karbon konduktif, yang saat ini digunakan sebagai teknologi interlayer untuk meningkatkan kapasitas dan masa pakai baterai lithium-sulfur, memberikan konduktivitas ke elektroda belerang. Namun, difusi belerang tidak dapat dicegah karena afinitasnya dengan litium polisulfida polar rendah. Di sisi lain, jika oksida polar digunakan sebagai bahan lapisan perantara, hilangnya belerang ditekan karena interaksinya yang kuat dengan litium polisulfida. Namun, pemanfaatan belerang lebih rendah karena konduktivitasnya yang rendah. Selain itu, berbagai bahan interlayer yang dipelajari sebelumnya tidak ideal karena mereka tidak dapat mencapai kepadatan energi dan siklus hidup yang diperlukan untuk komersialisasi karena ketebalannya dan aktivitas redoks yang rendah.

Untuk mengatasi kelemahan ini, tim peneliti pertama-tama mengimplementasikan interlayer silika/sulfur berpori redoks-aktif baru dengan menambahkan belerang ke dalam silika setelah mensintesis silika berpori berbentuk pelat. Mereka memperkirakan bahwa kapasitas dan efisiensi masa pakai baterai lithium-sulfur akan dimaksimalkan karena peningkatan kapasitas per area sel yang diinduksi sulfur, karena belerang tambahan dimuat di lapisan perantara, yang juga dapat bertindak sebagai lithium polisulfida yang efektif. situs adsorpsi.

Untuk menyelidiki teori ini, silika/sulfur interlayer diaplikasikan pada baterai lithium-sulfur, yang kemudian diisi dan dikosongkan 700 kali. Hasilnya, interlayer silika/sulfur berpori mencapai stabilitas jangka panjang yang jauh lebih tinggi daripada interlayer karbon/sulfur berpori konvensional setelah 700 siklus pengisian/pengosongan. Secara khusus, baterai menunjukkan kapasitas tinggi dan tahan lama, sifat tahan lama, bahkan pada kandungan sulfur tinggi 10 mg/cm2 dan elektrolit rendah: konsentrasi sulfur (E/S) 4. Oleh karena itu, hampir siap untuk aplikasi praktis.

Profesor Jong-Sung Yu menyatakan, “Studi kami adalah yang pertama untuk menemukan bahwa belerang dapat dimasukkan ke dalam pori-pori bahan silika berpori untuk berfungsi sebagai bahan lapisan perantara untuk baterai lithium-sulfur, meningkatkan kapasitas dan umurnya.” Dia menambahkan, “Hasil ini merupakan tonggak baru dalam pengembangan generasi berikutnya baterai lithium-sulfur berenergi tinggi dan tahan lama.”

Penelitian ini dilakukan bekerja sama dengan Dr. Tim Amine Khalil di Argonne National Laboratory (ANL). dr. Byung-Jun Lee, yang menerima gelar Ph.D. di bawah bimbingan Profesor Jong-Sung Yu dari Departemen Energi dan Sains dan Teknik di DGIST, adalah penulis pertama. Studi ini dipublikasikan secara online pada 8 Agustus di Komunikasi Alam.


Baterai lithium-sulfur generasi berikutnya memecahkan hilangnya masalah belerang


Informasi lebih lanjut:
Byong-June Lee dkk, pengembangan baterai lithium-sulfur non-air berenergi tinggi melalui strategi interlayer redoks-aktif, Komunikasi Alam (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31943-8

Disediakan oleh DGIST (Institut Sains dan Teknologi Daegu Gyeongbuk)

Kutipan: Titik balik dalam teknologi bidang baterai lithium-sulfur (2022, 27 September) diambil 2 Oktober 2022 dari https://techxplore.com/news/2022-09-lithium-sulfur-battery-field-technology.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari transaksi wajar apa pun 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

Anggaran 'sekali dalam satu abad' India menghadapi masalah karena COVID-19 kembali merespons, Energy News, ET EnergyWorld

ENERGY

Anggaran ‘sekali dalam satu abad’ India menghadapi masalah karena COVID-19 kembali merespons, Energy News, ET EnergyWorld
IREDA memperpanjang penawaran hingga 15 Juni untuk menerapkan fase dua skema CPSU, Energy News, ET EnergyWorld

ENERGY

IREDA memperpanjang penawaran hingga 15 Juni untuk menerapkan fase dua skema CPSU, Energy News, ET EnergyWorld
Kanada akan serahkan turbin untuk pipa gas Rusia-Jerman

ENERGY

Kanada akan serahkan turbin untuk pipa gas Rusia-Jerman
Membuat hidrogen dari udara tipis

ENERGY

Membuat hidrogen dari udara tipis
Menunda pertemuan OPEC + setelah bentrokan Emirati-Saudi

ENERGY

Menunda pertemuan OPEC + setelah bentrokan Emirati-Saudi

ENERGY

Administrasi Informasi Energi AS – EIA
Baterai berkinerja tinggi untuk membawa mobilitas ke masa depan

ENERGY

Baterai berkinerja tinggi untuk membawa mobilitas ke masa depan
Kontak listrik putar baru menghilangkan ketergantungan pada magnet tanah jarang untuk turbin angin skala besar

ENERGY

Kontak listrik putar baru menghilangkan ketergantungan pada magnet tanah jarang untuk turbin angin skala besar