สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์คือความหวังอันยิ่งใหญ่ต่อไป แคโทดทำมาจากกำมะถันเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นของเสียจากอุตสาหกรรมที่มีราคาถูก มีปริมาณมากและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ขั้วบวกทำจากโลหะลิเธียมในระหว่างการคายประจุ ลิเธียมไอออนจะแยกตัวออกจากแอโนดและว่ายผ่านอิเล็กโทรไลต์เหลวไปถึงแคโทดกำมะถัน ที่นั่น ไอออนจะสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมของกำมะถัน อะตอมของกำมะถันแต่ละอะตอมจับกับลิเธียมไอออนสองตัว แทนที่จะเป็นเพียงไอออนเดียว ทำให้
จำนวนพันธะในแคโทดของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า
พันธะเคมีที่มากขึ้นหมายถึงพลังงานที่สะสมมากขึ้น ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์จึงสร้างน้ำผลไม้ได้มากกว่าลิเธียมไอออน เมื่อรวมกับน้ำหนักเบาของกำมะถัน หมายความว่า โดยหลักการแล้ว ผู้ผลิตสามารถบรรจุหมัดได้มากขึ้นสำหรับน้ำหนักที่กำหนด โดยเก็บพลังงานไว้สี่หรือห้าเท่าต่อกรัม
ในที่สุด การอัพเกรดนั้นสามารถเพิ่มระยะของรถยนต์ไฟฟ้าได้มากถึง 500 ไมล์ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง แต่ก่อนอื่น นักวิจัยต้องผ่านช่วงอายุสั้นของแบตเตอรี่ลิเธียม-กำมะถันที่มีอยู่ ซึ่ง Crabtree กล่าวว่าเกิดจากการสูญเสียลิเธียมและกำมะถันในแต่ละรอบการคายประจุ
เมื่อลิเธียมรวมกับกำมะถัน ก็จะเกิดสารประกอบที่เรียกว่าพอลิซัลไฟด์ ซึ่งจะเกาะภายในแบตเตอรี่อย่างรวดเร็ว โพลีซัลไฟด์ก่อตัวขึ้นภายในแคโทดระหว่างการปล่อยแบตเตอรี่ เมื่อปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ เมื่อละลายในอิเล็กโทรไลต์เหลวของแบตเตอรี่แล้ว โพลีซัลไฟด์จะส่งไปยังแอโนดและทำปฏิกิริยากับมัน ทำให้เกิดฟิล์มที่ทำให้แบตเตอรี่ไร้ประโยชน์ภายในไม่กี่โหล หรือใช้งานหนึ่งถึงสองเดือน
ที่ Sandia National Laboratories ใน Albuquerque รัฐนิวเม็กซิโก ทีมงานที่นำโดย Kevin Zavadil กำลังพยายามป้องกันการก่อตัวของพอลิซัลไฟด์ในอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยเกลือและตัวทำละลาย และแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ในปัจจุบันต้องการอิเล็กโทรไลต์จำนวนมากเพื่อให้ได้ช่วงชีวิตปานกลาง Zavadil และทีมของเขากำลังพัฒนาส่วนผสมอิเล็กโทรไลต์ “ลีน” ที่มีโอกาสน้อยที่จะละลายโมเลกุลของกำมะถันที่สร้างพอลิซัลไฟด์
อธิบายไว้ 9 กันยายนในACS Energy Letters
ส่วนผสมของอิเล็กโทรไลต์ใหม่นี้มีความเข้มข้นของเกลือที่สูงกว่าปกติและตัวทำละลายในปริมาณที่ “ประหยัด” นักวิจัยยังลดปริมาณอิเล็กโทรไลต์โดยรวมในแบตเตอรี่ ในการทดสอบการทำงาน การปรับแต่งได้ลดความเข้มข้นของโพลีซัลไฟด์ลงหลายระดับตามขนาด Zavadil กล่าว
แคโทดนาโนทิวบ์
แคโทดที่ทำจากท่อนาโนมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ ท่อนาโนที่มีการนำไฟฟ้าสูง (ที่แสดงไว้) ดักจับพอลิซัลไฟด์ที่มีปัญหา ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาเคมีที่จ่ายพลังงานให้กับแบตเตอรี่
JUN ZHANG ET AL,/ NANO LETTERS 2016
Zavadil กล่าวว่า “เรา [ยังมีแนวคิดบางอย่างเกี่ยวกับวิธีการใช้เมมเบรนเพื่อปกป้องพื้นผิวลิเธียมเพื่อป้องกันไม่ให้โพลิซัลไฟด์เกิดขึ้นตั้งแต่แรก” เป้าหมายคือการผลิตต้นแบบที่ใช้งานได้ของแบตเตอรี่ใหม่ ซึ่งสามารถใช้งานได้หลายพันรอบภายในสิ้นปี 2560
ที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสติน วิศวกรวัสดุ Guihua Yu และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเจ้อเจียงในหางโจว ประเทศจีน กำลังตรวจสอบวิธีแก้ไขปัญหาอื่นสำหรับแบตเตอรี่ประเภทนี้: แทนที่แคโทดกำมะถันที่เป็นของแข็งด้วยโครงสร้างที่ซับซ้อนที่ห่อหุ้มกำมะถัน ในอาร์เรย์ ของท่อนาโน รายงานในNano Letters ฉบับเดือนพฤศจิกายน ท่อนาโนที่ห่อหุ้มกำมะถันถูกสร้างขึ้นจากแมงกานีสไดออกไซด์ ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถดึงดูดและยึดเกาะพอลิซัลไฟด์ได้ ท่อนาโนเคลือบด้วยพอลิไพร์โรล ซึ่งเป็นพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่ช่วยเพิ่มการไหลของอิเล็กตรอน
แนวทางนี้ช่วยลดการสะสมและเพิ่มการนำไฟฟ้าและประสิทธิภาพโดยรวม Yu กล่าว จนถึงตอนนี้ ด้วยสถาปัตยกรรมใหม่ของกลุ่ม แบตเตอรี่สูญเสียความจุน้อยกว่า 0.07 เปอร์เซ็นต์ต่อรอบการชาร์จและการคายประจุ หลังจากผ่านไป 500 รอบ แบตเตอรี่จะคงความจุไว้ประมาณ 65 เปอร์เซ็นต์ของความจุเดิม ซึ่งเป็นการปรับปรุงที่ดีในช่วงอายุสั้นของแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม สำหรับใช้ในยานยนต์ไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์ต้องการแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานถึงหลายพันรอบ หรือ 10 ถึง 15 ปี
credit : echocolatenyc.com echotheatrecompany.org faithbaptistchurchny.org familytaxpayers.net felhotarhely.net fenyvilag.com funnypostersgallery.com gandgfamilyracing.com gremifloristesdecatalunya.com grlanparty.net
