Kako funkcioniše prva litijum-sumporna baterija?

Univerzitet u Mičigenu tvrdi da je pronašao način za proizvodnju litijum -sumporne baterije sposobne da garantuje isti nivo performansi za više od 1.000 ciklusa punjenja/pražnjenja, što se smatra pragom upotrebe za električne automobile.

Baterija bi tada imala prednost gustine energije 5 puta veće od one kod litijum-jonske baterije , čime bi se prevazišao glavni problem litijum-sumporne tehnologije, naime, brza degradacija. Da bi garantovali duži radni vek, istraživači na američkom univerzitetu usvojili su specijalnu mrežastu membranu napravljenu od aramidnih nanovlakna (jaka sintetička vlakna otporna na toplotu) dobijenih od Kevlara .

Način rada
„Postoji mnogo modela litijum-sumpornih baterija koje obećavaju konzistentan nivo performansi tokom mnogih ciklusa “, kaže Nikolas Kotov, profesor koji je vodio istraživanje, „ali da bi povećali izdržljivost, one prave kompromis sa drugim parametrima kao što je gustina energije , brzinu punjenja ili sigurnost’ . Danas je izazov razviti litijum-sumpornu bateriju koja traje desetine puta duže sa istim drugim karakteristikama i bez povećanja troškova.

Profesor Kotov i njegov tim već duže vreme rade na litijum-sumpornim baterijama. Ranije su isprobali niz aramidnih nanovlakna uronjenih u gel elektrolita da bi zaustavili degradaciju. Danas, zahvaljujući metodi koja nikada ranije nije korišćena, oni su radili i na molekularnom i na nanotehnološkom nivou. Tako se suprotstavljaju formiranju dendrita i litijum polisulfida , dva elementa koja dovode do gubitka performansi.

„Inspirisani onim što smo primetili u biologiji, napravili smo autoputeve za litijum jone gde litijum polisulfidi ne mogu da prođu “, objašnjava Ahmet Emre, istraživač koji je učestvovao u studiji. „Problem je bio u tome što su litijum-polisulfidi i litijum-joni slični po veličini i niste mogli da blokirate litijum-polisulfide, a da ne ometate litijum-jone, koji su morali da se slobodno kreću. Zato smo dodali električni naboj u pore membrane da deluju kao dodatni filter . “

Na putu ka marketingu
Tako je, prema rezultatima koje je objavio istraživački tim, projektovana baterija po kapacitetu i efikasnosti veoma blizu teorijskih granica. Pored toga, može da izdrži visoke temperature tipične za upotrebu električnih automobila i može dobro da radi i po vrućem vremenu i zimi kada su temperature niske.

Litijum-sumporna baterija koju je dizajnirao Univerzitet u Mičigenu omogućena je finansiranjem Nacionalne naučne fondacije i Ministarstva odbrane i zaštićena je patentom. Profesor Kotov sada radi na osnivanju kompanije koja će pokrenuti masovnu proizvodnju i plasirati je.