니켈 폼으로 리튬-황 배터리 성능 향상

FT.com에 따르면 Shantou University와 Beijing Institute of Technology의 연구원들은 셔틀 효과, 부피 팽창 및 리튬-황 배터리를 괴롭히는 기타 문제를 완화하기 위해 설계된 새로운 유형의 니켈 기반 폼을 개발했습니다. 이 솔루션을 제안한 연구의 수석 저자인 Lv Fushen은 언론 성명에서 "전기 자동차의 급성장하는 개발에는 높은 에너지 밀도, 낮은 비용 및 긴 수명을 갖춘 차세대 에너지 저장 기술이 필요합니다"라고 말했습니다. "리튬-황 배터리는 초고에너지 밀도와 큰 이론 용량으로 인해 유망한 에너지 저장 시스템으로 간주됩니다. 그러나 황의 낮은 전자 전도성, 음극 부피 변화 및 셔틀 효과로 인해 제한이 있습니다. Lu는 다음과 같이 설명했습니다. 충전 및 방전 중 폴리황화물의 전환은 복잡한 다상 전이입니다. 용해성 리튬 폴리설파이드(LiPS)는 다공성 분리막을 통해 음극으로 확산되고 리튬 금속과 반응하여 불용성 리튬을 형성하여 방전 용량과 사이클링을 악화시키는 "셔틀 효과"를 유발합니다. 이는 리튬-황 배터리의 대규모 상용화를 심각하게 방해하는 주요 결함 중 하나입니다.
효과적인 음극 "현재 리튬 배터리의 장애물은 주로 전극과 전해질의 설계에 의해 극복됩니다"라고 Lu는 말했습니다. 리튬 폴리설파이드의 흡수 용량을 확장하고 충전 및 방전 시 활성 황의 생성을 향상시키기 위해 전극은 일반적으로 촉매 활성이 높은 다공성 중간층으로 구성됩니다. Lu에 따르면 다수의 금속 산화물 나노입자 또는 유기-무기 하이브리드가 리튬 폴리설파이드를 고정하고 흡수 및 전환을 촉진하는 데 사용되었습니다. 그러나 이러한 물질은 중간층에 축적됨에 따라 고황 리튬 배터리에서 느린 산화환원 역학을 나타냅니다. 그의 의견으로는 탄소 소재와 무기 기능성 소재의 결합이 효율적인 음극을 얻기 위한 실행 가능한 전략인 것 같습니다. 그러나 촉매 조합은 일반적으로 중간층으로 덮여 있어 폴리설파이드의 전환이 감소하여 결국 두 기능 간의 시너지 효과를 얻지 못하게 됩니다. "최근 몇 년 동안 우수한 폴리설파이드 화학 흡착 특성과 높은 촉매 효율을 갖춘 리튬-황 배터리 양극이 집중적으로 조사되었습니다. 폴리설파이드 전환을 가속화하기 위해 여러 기능을 통합하는 실행 가능한 전략을 찾는 것이 여전히 시급한 문제로 남아 있습니다."
니켈 폼 연구원은 자신의 제안에 MoS2/Ni3S2를 고정하고 전기 전도도를 향상시키기 위해 레이저 교차 결합 반응을 통해 니켈 폼 위에 적층된 평면 구조와 독특한 특성을 지닌 새로운 탄소 동위원소인 3D HsGDY 또는 수소 치환 그래핀의 성장이 포함되어 있다고 말했습니다. 황 함유 물질. 그는 “3D HsGDY 프레임워크는 다황화리튬을 빠르게 흡착할 수 있는 반면, Ni3S2/MoS2는 전하 이동 저항이 낮은 반응 센터 역할을 한다”고 말했다. Lu는 그의 니켈- 3 hsgdy 기반 전극이 높은 전류 밀도에서 큰 비용량과 장기 안정성을 갖춘 리튬-황 배터리에서 높은 성능을 보인다는 결론을 내렸습니다. 따라서 양극에 HsGDY를 도핑하면 전해질에서 다황화리튬의 흡수 및 전환을 촉진하여 고에너지 밀도 리튬-황 배터리를 얻기 위한 새로운 아이디어를 제공할 수 있습니다. "리튬 이온 배터리는 수십 년 동안 상용화되었습니다. 많은 연구 노력이 투자되었지만 에너지 밀도는 지난 몇 년 동안 약간 증가했습니다"라고 Lew는 말했습니다. "hsgdyli - s 함유 배터리에 대한 연구는 아직 초기 단계이며 실제 적용을 위해서는 많은 연구가 필요합니다."
[출처-CKNews.com]