Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dwusiarczek molibdenu poprawia działanie baterii litowo-jonowych

ghost666 29 Kwi 2015 15:15 1560 0
  • Dwusiarczek molibdenu poprawia działanie baterii litowo-jonowych Perspektywa stworzenia baterii glinowo-jonowych pojawiła się niedawno w mediach, jednakże nadal koniem pociągowym przenośnych urządzeń elektronicznych czy pojazdów elektrycznych są baterie litowo-jonowe.

    Naukowcy z Uniwersytetu Stanu Kansas (KSU) spojrzeli w nowy sposób na znane już od dawna ogniwa Li-ion. Wykorzystali do tego nowy, dwuwymiarowy materiał, jakim jest dwusiarczek molibdenu (MoS2) do ulepszenia elektrod tych ogniw. Okazuje się, że zastosowanie tego materiału pozwala na znaczne zwiększenie pojemności ogniwa. Dodatkowo, podwoili oni jeszcze pojemność baterii wykorzystujących MoS2, poprzez zastosowanie dodatkowej warstwy z węglikoazotu krzemu (SiCN).

    W zeszłym roku grupa badaczy z KSU, kierowana przez Gurpreeta Singha zaprezentowała wyniki badań pokazujące, że zastosowanie MoS2 w bateriach sodowo-jonowych pozwala w prosty sposób poprawić ich działanie i rozwiązać szereg problemów, tego rodzaju ogniw. Teraz Singh wraz z współpracownikami skupili swoją uwagę na rozwiązaniu problemu niskiej stabilności i niewielkiej ilości cykli ładowania, jakie ogniwa te wytrzymywały. W pierwszych badaniach wykorzystywano jednakże objętościowy MoS2.

    W artykule opublikowanym w Scientific Reports (czasopiśmie z rodziny Nature), naukowcy z KSU pokazali, że zastosowanie monowarstwy MoS2 pokrytej warstwami SiCN, może pozwolić na utrzymanie podwojonej ilości jonów litu na powierzchni. Publikacja ta dostępna jest tutaj http://www.nature.com/srep/2015/150403/srep09792/full/srep09792.html . Przyczyną takiego stanu rzeczy, może być mechanizm, który zaobserwowano już wcześniej, badając działanie ogniw siarkowo-jonowych - siarka przedostaje się do elektrolitu, zmniejszając jego pojemność.

    "Ten rodzaj zachowania podobny jest do zjawisk, obserwowanych na powierzchni ogniw baterii litowo-siarkowych, gdzie siarka jest jedną z elektrod ogniwa" - mówi prasie Singh. "Siarka jest znana z formowania pośrednich polisiarczków, które rozpuszczają się w organicznym elektrolicie wykorzystywanym w baterii, co powoduje sukcesywne zmniejszanie się pojemności ogniwa. Wierzymy, że obserwowany w przypadku baterii z elektrodą MoS2 spadek pojemności także związany jest z uwalnianiem się siarki do elektrolitu".

    Poprzez pokrycie warstwy dwusiarczku molibdenu SiCN - ceramicznego materiału, zdolnego wytrzymywać bardzo wysokie temperatury - MoS2 oddzielony jest od elektrolitu, co uniemożliwia uwalnianie atomów siarki i formowanie polisiarczków, które rozpuszczać się będą w elektrolicie ogniwa.

    "Baterie wykorzystujące dwusiarczek molibdenu pokryty węglikoazotem krzemu wykazują wysoką stabilność podczas cykli ładowania i rozładowywania baterii litowo-jonowych, w porównaniu do klasycznych baterii opartych o miedziane folie czy papierowe, elastyczne podłoża wykorzystywane do tworzenia elastycznych baterii" - mówi naukowiec w wystąpieniu dla prasy.

    W tabeli porównującej parametry i własności poszczególnych materiałów elektrod, dostępnej tutaj, zobaczyć można, jak duża jest różnica wytrzymałości pomiędzy hybrydowymi układami SiCN-MoS2 a zastosowaniem samego dwusiarczku molibdenu. MoS2 na tradycyjnej elektrodzie zaczyna pracę z pojemnością 595 mAh na gram, ale po 20 cyklach ładowania pojemność ta spada do zaledwie 16 mAh/g. Wykorzystanie hybrydowej elektrody na tradycyjnym podłożu pokazuje mniejszy spadek - od 572 mAh/g do 105 mAh/g po 20 cyklach. Jednakże najbardziej szokujące pomiary przeprowadzono na podłożu papierowym, gdzie początkowa pojemność wynosi 623,5 mAh/g i spada jedynie do 417,8 mAh/g po 20 cyklach ładowania.

    Kolejnym krokiem w badaniach prowadzonych przez grupę z KSU jest sprawdzenie, jak opisywane ogniwa funkcjonować będą w realnych ogniwach wykorzystanych w urządzeniach przenośnych. Kluczowe w tego rodzaju testach jest sprawdzenie, jak ogniwa te sprawować się będą po kilkuset cyklach ładowania i rozładowywania.

    Źródło:

    http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconduc...de-gets-a-boost-as-a-liion-electrode-material

    Fajne! Ranking DIY
    Darmowe szkolenie: Ethernet w przemyśle dziś i jutro. Zarejestruj się za darmo.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9747 postów o ocenie 7915, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.