Sírové baterie pro budoucnost
Kombinace lithium síra jakožto chemického úložiště elektrické energie má svoje opodstatnění. Pokud lithium iontová technologie má teoretický strop 580Wh/kg, lithium sírová jej má na úrovni 2680 Wh-kg. Takže i poměrně málo výkonné Li/S baterie mohou snadno předstihnout to nejlepší, co dnes nabízí technologie Li-On.
Li/S technologie má ale svoje velké problémy. Především je to rychlý a masivní pokles kapacity baterie po několika cyklech vybití – nabití. Je to dáno tím, že sulfidy z anody mají při vybíjení tendenci rozpouštět se v elektrolytu a následně reagovat s lithiovou katodou. Kromě toho se objem síry na anodě zvětšuje a zmenšuje během vybíjení a nabíjení, což může způsobit galvanické oddělení mezi anodou a sběračem. To vše baterii zničí už po pár cyklech.
Výzkumníci z Berkeley Lab. Pod patronací Ministerstva Energetiky pod vedením Eltona Cairsne se soustředili na výzkum materiálu, který by síru na anodě co nejvíce stabilizoval a zamezil jejímu úniku do elektrolytu. Stejně tak dbali na stabilizaci objemu síry. Jako ideální materiál se jim jeví nanočástice, mající základ v grafénu, na nějž je před atomy kyslíku navázána síra. (Sulfur-Graphene Oxide – S-GO). Tímto se postarali o stabilizaci síry na elektrodě. Mechanickou část věci vyřešili novým pojivem, kterým je elastomer styren-butadien-kaučuk. Tak mohli zkonstruovat baterii, která má kapacitu 500Wh/kg a po 1000 cyklech nabití a vybití má pořád více jak 300Wh/kg. A to vše za předpokládanou cenou 200$USD za kWh. Tým se nyní poohlíží po výrobci těchto baterií a zároveň se soustředí na vylepšování technologie spolu s testy chování baterie v extrémních podmínkách.
Zdroje:
Ji, L., Rao, M., Zheng, H., Zhang, L., Li, Y., Duan, W., Guo, J., Cairns, E.J., Zhang, Y., “Graphene Oxide as a Sulfur Immobilizer in High Performance Lithium/Sulfur Cells,” Journal of the American Chemical Society 2011, Vol. 133, No.46, pp.18522-18525.
http://eetd.lbl.gov/news/article/56320/sulfur-graphene-oxide-material-for-lithium-sulfur-battery-cathodes
Diskuze:
