Silizioan oinarritutako katodoek Li-S zelulak egonkortzen dituzte. Efektua: 2 karga-ziklo baino gehiago dozena batzuen ordez

Daegu Zientzia eta Teknologia Institutuko (DGIST, Hego Korea) zientzialariek silizioan oinarritutako katodo bat garatu dute, Li-S zeluletan 2 karga-ziklo baino gehiago jasaten dituena. Litio-ioizko zelula klasikoek silizio hutsa erabiltzen dute anodoetan grafitoa osatzeko eta pixkanaka ordezkatzeko. Silizio oxidoa erabiltzen zen hemen, eta silizio dioxidoa katodoan.

Li-S zelula = litio anodoa, silizio dioxidoaren katodoa sufrearekin

Li-S zelulak interesgarritzat jotzen dira energia dentsitate handiagatik, pisuagatik eta fabrikazio kostu baxuagatik. Hala ere, oraindik inork ez du lortu dozena bat karga-ziklo baino gehiago jasango dituen bertsiorik sortzea. Guztia litio-polisulfuroengatik (LiPS), deskargan elektrolitoan disolbatu eta anodoarekin erreakzionatzen dutenak, haren ahalmena murriztuz eta, ondorioz, bateria suntsituz.

Baliteke Hego Koreako ikertzaileek arazoari irtenbidea aurkitu izana. Karbonoan oinarritutako materialen ordez (grafitoa adibidez), katodoa erabiltzen zuten. silize mesoporosoaren egitura lamelarra (POMS).

Egitura lamelarra ulergarria da, mesoporositatea helburu-tamaina, area-dentsitatea eta tamaina txikiko sakabanaketa (iturria) dituzten silizean dauden poroak (barrunbeak) metatzeari egiten dio erreferentzia. Silikato motaren baten ondoko plakak erregularki bahe bat egiteko sakatzea bezalakoa da.

DGISTko zientzialariek zulo hauek erabili zituzten haietan sufrea metatzeko (a irudia). Isurtzean, sufrea disolbatu eta litio-polisulfuroak (LiPS) eratzen ditu litioarekin. Horrela, kargak isurtzen du, baina LiPS katodotik gertu geratzen da definitu gabeko karbono-faktore gehigarriaren ondorioz (egitura beltza, b irudia).

Kargatzean, LiPS-ek litioa askatzen du, litio-anodora itzultzen dena. Bestalde, sufrea silize bihurtzen da. Ez dago LiPS-ek anodora isuririk, ez metalezko kalterik.

Horrela sortutako Li-S bateriak edukiera eta egonkortasun handia mantentzen du 2 lan-ziklo baino gehiagotan. Gutxienez 500-700 funtzionamendu-ziklo estandartzat hartzen dira Li-ioi zelula klasikoentzat, nahiz eta ondo prozesatutako litio-ioi-zelulek hainbat mila ziklo jasan ditzaketela gehitu behar den.