Οι μπαταρίες λιθίου-θείου έχουν τη δυνατότητα να αποθηκεύουν πέντε μέχρι δέκα φορές περισσότερη ενέργεια από τις μπαταρίες λιθίου-ιόντων που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος, με σημαντικά χαμηλότερο κόστος. Οι μπαταρίες λιθίου-ιόντων που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος χρησιμοποιούν οξείδιο του κοβάλτη ως καθόδο, ένα ακριβό ορυκτό που εξορύσσεται με τρόπο που είναι επιζήμιο τόσο για τους ανθρώπους όσο και για το περιβάλλον. Οι μπαταρίες λιθίου-θείου αντικαθιστούν το οξείδιο του κοβάλτη με θείο, το οποίο είναι ευρέως διαθέσιμο και φθηνό, κοστίζοντας λιγότερο από το εκατοστό της τιμής του κοβαλτίου.
Ωστόσο, υπάρχει ένα πρόβλημα. Οι χημικές αντιδράσεις, ειδικά οι αντιδράσεις απομείωσης του θείου, είναι πολύπλοκες και δύσκολα κατανοητές, και ανεπιθύμητες παρενέργειες μπορούν να μειώσουν τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας ακόμη και πριν από την κανονική φθορά των μπαταριών.
Τώρα, ερευνητές υπό την καθοδήγηση των χημικών Xiangfeng Duan και Philippe Sautet από το UCLA έχουν αποκρυπτογραφήσει τα βασικά μονοπάτια αυτής της αντίδρασης. Αυτές οι ευρήματα, περιγραφόμενα σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, θα βοηθήσουν να εξελιχθεί η αντίδραση για να βελτιωθεί η χωρητικότητα και η αντοχή της μπαταρίας.
Η μείωση του θείου στις μπαταρίες λιθίου-θείου απαιτεί 16 ηλεκτρόνια για να μετασχηματίσει ένα οκταμελές θειικό δαχτυλίδι σε θειούχο λιθίο σε ένα δίκτυο καταλύτη με πολλαπλά περάσματα και διάφορα προϊόντα ενδιάμεσης ονομαζόμενα θειούχα λιθία και πολλά άλλα παρεπόμενα.
Επειδή πρόκειται για μια τόσο πολύπλοκη αντίδραση, με πολλά περάσματα και πολλά σημαντικά προϊόντα ενδιάμεσης που είναι ζωτικής σημασίας για τη συνέχιση της αντίδρασης, ήταν δύσκολο να τη μελετήσουμε, πόσο μάλλον να αναγνωρίσουμε τα μέρη αυτής της διαδικασίας που χρειάζονται βελτίωση για καλύτερη απόδοση της μπαταρίας.
“Παρά τις προσπάθειες για τη βελτίωση της εμφανούς απόδοσης των μπαταριών λιθίου-θείου, ο μηχανισμός της αντίδρασης παραμένει άγνωστος”, δήλωσε ο Duan, ο κύριος συγγραφέας και καθηγητής χημείας και βιοχημείας στο UCLA. “Το κύριο παράκλαδο σε αυτό το δίκτυο αντίδρασης για τη μείωση του θείου είναι ακόμη υπό συζήτηση.”
Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τις μπαταρίες λιθίου-θείου
1. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των μπαταριών λιθίου-θείου;
Οι μπαταρίες λιθίου-θείου έχουν περισσότερη δυνατότητα αποθήκευσης ενέργειας, πέντε έως δέκα φορές περισσότερη από τις μπαταρίες λιθίου-ιόντων. Επιπλέον, είναι χαμηλότερες στο κόστος παραγωγής.
2. Γιατί οι μπαταρίες λιθίου-θείου είναι περισσότερο οικολογικές;
Οι μπαταρίες λιθίου-ιόντων που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος χρησιμοποιούν ένα ακριβό ορυκτό, οξείδιο του κοβαλτίου, το οποίο εξορύσσεται με τρόπο που είναι επιβλαβής για το περιβάλλον. Οι μπαταρίες λιθίου-θείου αντικαθιστούν το οξείδιο του κοβαλτίου με θείο, το οποίο είναι ευρέως διαθέσιμο και φθηνό.
3. Ποιες είναι οι προκλήσεις που συνδέονται με τις μπαταρίες λιθίου-θείου;
Οι χημικές αντιδράσεις στις μπαταρίες λιθίου-θείου είναι πολύπλοκες και κακώς κατανοητές, οδηγώντας σε ανεπιθύμητες παρενεργειες και μείωση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.
4. Ποιες είναι οι πρόσφατες επιστημονικές ανακαλύψεις που σχετίζονται με τις μπαταρίες λιθίου-θείου;
Οι ερευνητές από το UCLA έχουν αποκρυπτογραφήσει τα βασικά στάδια της αντίδρασης μείωσης του θείου στις μπαταρίες λιθίου-θείου. Η εξήγηση αυτών των σταδίων θα βοηθήσει να βελτιωθεί η χωρητικότητα και η αντοχή της μπαταρίας.
5. Γιατί η αντίδραση μείωσης του θείου είναι δύσκολη να κατανοηθεί;
Η αντίδραση μείωσης του θείου στις μπαταρίες λιθίου-θείου είναι πολύπλοκη και έχει πολλά παρακλάδια. Υπάρχουν πολλά προϊόντα ενδιάμεσης που είναι απαραίτητα για τη συνέχιση της αντίδρασης, καθιστώντας τη μελέτη και τη βελτίωση της απόδοσης της μπαταρίας πρόκληση.
Ορισμοί:
– Μπαταρίες λιθίου-θείου: Μπαταρίες που χρησιμοποιούν θείο ως καθόδο αντί του ακριβού κοβαλτίου οξειδίου.
– Μπαταρίες λιθίου-ιόντων: Μπαταρίες που χρησιμοποιούν οξείδιο του κοβαλτίου ως καθόδο.
– Αντίδραση μείωσης θείου: Ένα χημικό επεξεργασία στην οποία το θείο μετασχηματίζεται με την προσθήκη ηλεκτρονίων και δημιουργία διαφόρων προϊόντων ενδιάμεσου.
– Θειάτια λιθίου: Προϊόντα ενδιάμεσης της αντίδρασης μείωσης θείου στις μπαταρίες λιθίου-θείου.
Σχετικοί σύνδεσμοι:
– UCLA Homepage: https://www.ucla.edu/
The source of the article is from the blog xn--campiahoy-p6a.es