יש התקדמות בטכנולוגיית סוללת Li-S: יותר מ-99%. כוח לאחר 200 מחזורים

מדענים מאוניברסיטת מלבורן (אוסטרליה) הכריזו על התקדמות בטכנולוגיית ייצוב סוללות ליתיום-גופרית (Li-S). הם הצליחו ליצור תאים ששמרו על יותר מ-99 אחוז מהקיבולת שלהם לאחר 200 מחזורי פעולה והציעו קיבולת פי כמה מתאי ליתיום-יון באותו משקל.

אלמנטים של Li-S - יש בעיות, יש פתרונות

הרעיון של שימוש בגופרית בתאים אינו חדש: סוללות Li-S כבר היו בשימוש בשנת 2008 ב-Zephyr-6, ששברה את שיא הטווח הלא-נחיתה. הוא יכול להישאר באוויר כמעט 3,5 ימים הודות לסוללות ליתיום-גופרית קלות משקל שהניעו את המנוע והטעינו את עצמן מסוללות פוטו-וולטאיות (מקור).

עם זאת, לתאי Li-S יש חיסרון מרכזי אחד: לעמוד בכמה עשרות מחזורי עבודהכי בעת הטעינה, קתודה עשויה גופרית מגדילה את נפחה בכ-78 אחוז (!), שזה פי 8 יותר מזה של גרפיט בתאי ליתיום-יון. נפיחות של הקתודה גורמת לה להתפורר ולהמיס את הגופרית באלקטרוליט.

וככל שגודל הקתודה קטן יותר, הקיבולת של התא כולו קטנה - השפלה מתרחשת מיד.

> כמה זמן אמור להחזיק רכב חשמלי? כמה שנים מחליפים מצבר של חשמלאי? [אנחנו נענה]

מדעני מלבורן החליטו להדביק את מולקולות הגופרית יחד עם פולימר, אך נתנו להן מעט יותר מקום מבעבר. חלק מהקשרים ההדוקים הוחלפו בגשרים פולימריים גמישים, שאפשרו להגיע לעמידות גבוהה יותר בפני הרס עם שינוי בנפח - הגשרים מדביקים את אלמנטי הקתודה כמו גומי:

גשרי פולימרים המקשרים בין המבנים של מולקולות גופרית (ג) אוניברסיטת מלבורן

תאים עם קתודות משופרות כאלה הם במיטבם. הצליחו לשמור על 99 אחוז מהקיבולת המקורית שלהם לאחר למעלה מ-200 מחזורי טעינה (מקור). והם שמרו על היתרון הגדול ביותר של גופרית: הם אוגרים עד פי 5 יותר אנרגיה ליחידת נפח מאשר תאי ליתיום-יון.

מינוסים? הטעינה והפריקה התרחשו בהספק של 0,1 C (0,1 x קיבולת), לאחר עוד 200 מחזורים, אפילו הפתרונות הטובים ביותר ירדו ל-80 אחוז מהקיבולת המקורית שלהם... בנוסף, בעומסים גבוהים יותר (טעינה / פריקה ב-0,5 C), התאים איבדו 20 אחוז מהקיבולת שלהם לאחר כמה עשרות, לכל היותר קצת יותר מ-100 מחזורי טעינה.

יש התקדמות בטכנולוגיית סוללת Li-S: מעל 99%. כוח לאחר 200 מחזורים