تحتفظ بطارية الليثيوم والكبريت بنسبة 80% من سعة الشحن بعد 25000 دورة

قام فريق دولي من المهندسين وعلماء المواد بتطوير بطارية ليثيوم كبريتية تحتفظ بنسبة 80% من سعة شحنها بعد 25000 دورة. وقد نُشرت ورقتهم البحثية في مجلة Nature.

لجعل بطاريات الليثيوم الكبريتية أصغر وأخف وزنًا، يواصل المهندسون البحث عن مواد جديدة. غالبًا ما تركز هذه الجهود على الأقطاب الكهربائية، حيث يتم تثبيت الليثيوم في مكانه بواسطة مواد أخرى. إن العثور على مادة أفضل لحمل الليثيوم يمكن أن يجعل البطارية أخف وزناً وأكثر إحكاما بشكل عام.

يعتبر الكبريت مادة واعدة أكثر لأنه عالي الجودة وفير ومنخفض التكلفة. لسوء الحظ، تؤدي بعض تفاعلات الكبريت مع الليثيوم إلى فقدان الأيونات، والأسوأ من ذلك، يميل الكبريت إلى التوسع، مما يؤدي إلى ضعف أداء البطارية وتقصير عمر البطارية.

في الدراسة الجديدة، وجد فريق البحث الصيني طريقة لمعالجة مثل هذه المشكلات، من خلال إنشاء بطارية تدوم لفترة أطول من البطاريات الأخرى على مدار آلاف دورات الشحن.

تستخدم الطريقة الكبريت لإنشاء قطب كهربائي صلب - يسمح هيكله الذري المسامي للأيونات بالانتشار دون حركة الوسائط. ولصنع القطب الكهربي، ابتكر الفريق خليطًا زجاجيًا مكونًا من الكبريت والبورون والليثيوم والفوسفور واليود. وقد أثبت الأخير أهميته؛ فهو يساعد في تسريع حركة الإلكترونات خلال تفاعل الأكسدة والاختزال، مما يزيد من معدل التفاعل.

وفي النهاية، يمكن لبطارية الليثيوم والكبريت أن تشحن بسرعة حتى في درجات الحرارة المرتفعة. ولكن الأهم من ذلك، أن البطارية احتفظت بنسبة 80% من سعة شحنها بعد 25000 دورة شحن/إعادة شحن، وهو تحسن كبير مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون النموذجية، والتي تميل إلى التدهور بعد 1000 دورة شحن. ويقول الباحثون إن هناك حاجة إلى مزيد من العمل لزيادة كثافة الطاقة، وربما العثور على مواد أخرى لخلطها للحفاظ على وزن البطارية خفيفًا.