This post is also available in:
English (אנגלית)
חוקרים מאוניברסיטת Electronic Science and Technology בסין חשפו סוללת ליתיום-גופרית (Li-S) פורצת דרך, אשר שמרה על הפונקציונליות שלה גם לאחר שחתכו אותה לחצי או קיפלו אותה. סוללה זו פותחה בתגובה לבעיות בטיחות ועמידות הקשורות בדרך כלל לסוללות ליתיום.
סוללות ליתיום נמצאות בשימוש נרחב בכל דבר, החל מטלפונים חכמים לכלי רכב חשמליים, אבל יש להן חסרונות בולטים: הן נוטות לעלות באש אם ניזוקו, ותוחלת החיים שלהן קצרה יחסית. לעומת זאת, סוללות Li-S מוצעות כאלטרנטיבה מבטיחה משום שהן משתמשות בחומרים נפוצים וזולים, והן מציעות צפיפות אנרגיה גבוהה יותר בהשוואה לסוללות ליתיום. למרות יתרונותיהן, אימוץ סוללות Li-S הוגבל לאור אתגרים כגון חיי מחזור קצרים, ביצועים ירודים בשיעורים גבוהים, ובעיות בטיחות בשל השימוש במתכת ליתיום כאנודה.
פרופ' לפינג וואנג, חוקר מוביל במדעי החומרים ובהנדסה באוניברסיטת Electronic Science and Technology, הוביל מחקר שנערך לאחרונה במטרה להתגבר על מגבלות אלה. סוללות ליתיום-גופרית מסורתיות נתקלות בבעיות של יציבות ואובדן קיבולת עקב התמוססות הגופרית לתוך האלקטרוליט. כדי לטפל בכך, הצוות של וואנג ערך ניסויים בחומרים שונים כדי לשפר את יציבות הסוללה ואת אריכות הימים שלה. הם מצאו כי חומצה פוליאקרילית (PAA) הייתה יעילה במיוחד. ציפוי הקתודה עם PAA גרם לשימור טעינה משופר ועזר לשמור על יכולת פריקה לאחר 300 מחזורי טעינה-פריקה, על פי Interesting Engineering.
בניסויים שלהם, הצוות יצר פאוץ' עם אבטיפוס של תא סוללת כפתור עם קתודת ברזל סולפיד מצופה PAA, אלקטרוליט פחמתי, ואנודה מבוססת גרפיט. למרבה הפלא, הפאוץ' שמר על הפונקציונליות שלו גם כאשר קופל לשניים או נחתך, בשל הרשת המוליכה החזקה שלו. תכונה זו מיוחסת לתכנון הסוללה, המבטיח כי המסלולים המוליכים יישארו שלמים על אף נזק פיזי.
לאחר יותר מ-100 מחזורי פריקה-טעינה, לא נראה כי תא הסוללה נוון משמעותית, ולאחר 300 מחזורים, תא הסוללה שמר על 72% מהקיבולת המקורית שלו. הביצועים המעולים של תא הסוללה הם ככל הנראה בשל העמידות המכנית הטובה יותר שלו וההתנגדות הנמוכה יותר.
צוות המחקר בוחן כעת את היישום של טכנולוגיה זו לסוגים אחרים של סוללות, כגון ליתיום-מוליבדן וליתיום-ונדיום, כפי שדווח על ידי Interesting Engineering. אם יתאפשר שימוש מסחרי, התקדמויות אלה עשויות להשפיע באופן משמעותי על תעשיות הדורשות צפיפות אנרגיה גבוהה ועמידות.
המאמר פורסם בכתב העת ACS Energy Letters.
