Koaksiale nanorør bruges til at forbedre ydeevnen af ​​lithium-svovl-batterier

(Phys.org) – Et team af forskere ved University of Texas har fundet ud af, at brug af koaksiale nanorør kan forbedre ydeevnen af ​​lithium-svovl-batterier (Li-S). I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver , holdet beskriver, hvordan de brugte Polypyrrole-MnO ₂ koaksiale nanorør for at overvinde hindringer for brug af Li-S-batterier i kommercielle produkter.

Tidligere forskning har vist, at Li-S-batterier ville give brugere af elektronik mere energilagring - så meget som fem gange så meget som lithium-ion-batterier. De kan også tilbyde mindre omkostninger, da svovl er rigeligt og let genfindes. Især det er også rimeligt miljøsikkert. Men Li-S batterier har lidt under nogle store problemer, det værste er "shuttle-effekten" - hvor polysulfider bevæger sig gennem katoden og forårsager problemer i elektrolytten. De bevæger sig også gennem elektroden, som opbruger svovlen, efter at batteriet er opladet og genopladet kun et par gange. I denne nye indsats, forskerne har søgt at overvinde disse problemer ved at introducere PPy-MnO ₂ nanorør til designet, bruge dem til at indkapsle elektroderne. Tilføjelse af nanorørene hjalp med at reducere shuttle-effekten og modvirkede også problemet med lav ledningsevne af svovl og lithiumsulfid, holdet rapporterer. Det løste også problemet med store ændringer i volumen på grund af nanorørenes fleksibilitet.

Forskerne rapporterer, at test af deres Li-S-batterier viste, at de havde 98,6 Coulombic effektivitet - og efter at have cyklet batterierne 500 gange fandt de, at afladningshastigheden forblev over 500 mAh/g, som de anså for stabil.

Forskerne bemærker, at mens deres første resultater med de forbedrede Li-S-batterier har været positive, der er stadig nogle udfordringer, der skal stå over for, før batterierne kan bruges i enheder - det primære blandt dem er "dendritproblemet." Det er, når grene af lithium vokser gennem batteriseparatoren, forårsager kortslutning og muligvis eksplosion. Holdet planlægger at teste muligheden for at bruge andre typer elektrolytter eller bruge Li ₂ S som en del af en katode, der kan parres med anoder lavet af andre materialer såsom silicium, tin eller grafit. De er overbeviste om, at når der er fundet et middel til at stabilisere anoderne, lithium-svovl-batterier vil vise sig nyttige i en lang række forbrugerprodukter.

© 2016 Phys.org