Hybridkathode steigert die Energiedichte von Lithium-Schwefel-Batterien

Hybridkathode steigert die Energiedichte von Lithium-Schwefel-Batterien

MIT-Forscher entwickelten eine Technologie, die Lithium-Schwefel-Batterien einen erheblichen Schub verleihen kann.

Die Energiespeichertechnologie hat immer noch Schwierigkeiten, mit den Fortschritten bei der Elektronik, der Erzeugung erneuerbarer Energien, bei Elektrofahrzeugen und bei allen Geräten, die drahtlose oder verzögerte Stromnutzung erfordern, Schritt zu halten. Lithium-Ionen-Akkus sind immer noch führend in der Branche, auch wenn sie ihre eigenen Grenzen haben, vor allem wenn es ums Gewicht geht.

Lithium-Schwefel-Batterien hat viel Interesse ausgelöst, vor allem, weil sie eine leichtere Technologie versprechen. Die Innovation hier war jedoch ziemlich langsam. Wissenschaftler haben viele Tricks und Ideen ausprobiert, aber es ist nichts gelungen, die Leistung dieser Batterien auf das gewünschte Niveau zu bringen. Die zu überwindende Haupthürde kommt vom Kathode . Sie beschränkt die Technologie auf nur zwei mögliche Entscheidungen, und jede war mit einem Kompromiss verbunden. Sie haben die Wahl zwischen einer leichten und großen Batterie oder einer kleinen und schweren Batterie.

Nun ein Team von Innovatoren aus MIT Das Samsung Advanced Institute of Technology, die Tongji University, die Chinesische Akademie der Wissenschaften und das Songshan Lake Materials Laboratory haben kürzlich eine neue Entwicklung vorgestellt. Sie entwarfen eine Hybridkathode für beide Lithium-Schwefel und Lithium-Ionen-Batterien, die eine bessere Energiedichte versprechen.

Das Ziel des Teams war es, der gewünschten Technologie so nahe wie möglich zu kommen - klein, leicht und mit großer Energiedichte.

Sie entwickelten eine feste Kathode, die aus komprimierten Partikeln aus reinem Schwefel und Chevrel-Phase-Molybdänsulfid besteht. Diese Partikel erhöhen die elektrische Leitfähigkeit der Kathode, was wiederum den Kohlenstoffbedarf reduziert. Verglichen mit typischen Schwefelkathoden benötigt die neue Erfindung nur 10%.

Als das Team die Technologie testete, waren sie von der Leistung ziemlich beeindruckt. In ihrem in Nature Energy veröffentlichten Artikel berichteten sie über einige beeindruckende Zahlen.

Der von ihnen gebaute Dreischichtakku hat eine Kapazität von 1000 mAh. Es ist immer noch ein Prototyp und befindet sich in der Entwicklung, aber bereits vor der Optimierung könnte die Batterie einige der vorhandenen Technologien übertreffen.

Um Ihnen ein Gefühl für die Zahlen zu geben. Eine typische Lithium-Ionen-Batterie hat eine Energiedichte von 265 Wattstunden pro kg und 700 Wattstunden pro Liter. Lithium-Schwefel-Batterien können bis zu 400 Wattstunden pro kg und Liter erreichen.

Wenn das neue Hybridkathode Wird in einer Lithium-Schwefel-Batterie verwendet, kann sie 360 ​​Wattstunden pro kg und 581 Wattstunden pro Liter erreichen. Dies bedeutet, dass es in Bezug auf die gravimetrische Dichte besser ist als Lithium-Ionen-Batterien, während es in Bezug auf die Volumendichte besser ist als Lithium-Schwefel-Batterien.

Leider gibt es noch eine wesentliche Einschränkung, die verhindert, dass diese Kathode die nächstbeste Technologie wird. Ihre Lebensdauer ist sehr begrenzt. Das Team ist jedoch entschlossen, dieses Problem so schnell wie möglich zu lösen, indem es sich diesmal auf die Anode konzentriert. Alle ihre Bemühungen werden jetzt dort eingesetzt.

Wir werden die Entwicklungen verfolgen und Sie auf dem Laufenden halten.

Bild (c) MIT

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