– Tim DGIST Profesor Jong-Sung Yoo mengembangkan baterai lithium-sulfur berbiaya rendah, berenergi tinggi, dan tahan lama
[헤럴드경제=구본혁 기자] Sebuah tim peneliti Korea telah memecahkan tantangan untuk mengkomersialkan baterai lithium-sulfur generasi berikutnya dengan kepadatan energi yang lebih tinggi daripada sebelumnya tanpa menggunakan bahan tanah jarang yang mahal.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Jong-seong Yoo dari Departemen Teknik Energi di Institut Sains dan Teknologi Daegu Gyeongbuk (DGIST) telah mengembangkan teknologi interlayer silika-silika berpori yang mengandung bahan aktif belerang.
Baru-baru ini, karena permintaan akan perangkat penyimpanan energi berkapasitas besar meningkat, penelitian tentang baterai sekunder generasi berikutnya yang berenergi tinggi, murah, yang dapat menggantikan baterai lithium-ion sedang aktif. Diantaranya, baterai lithium-sulfur yang menggunakan sulfur sebagai bahan katoda memiliki kerapatan energi beberapa kali lebih tinggi daripada baterai lithium-ion konvensional yang menggunakan bahan tanah jarang yang mahal sebagai bahan katoda, sehingga diharapkan dapat digunakan pada perangkat berenergi tinggi seperti kendaraan listrik dan drone. Selain itu, karena sulfur tidak mahal, berlimpah dan tidak beracun, penelitian tentang baterai lithium-sulfur sedang aktif dilakukan di seluruh dunia.
Namun, dalam proses reaksi dengan lithium, rendahnya konduktivitas ‘sulfur’, bahan aktif yang menghasilkan energi listrik, dan polisulfida yang dihasilkan selama pengisian dan pengosongan baterai berdifusi menuju elektroda negatif baterai, mengakibatkan hilangnya bahan aktif belerang, yang mengakibatkan hilangnya kapasitas dan umur baterai. Kerugiannya adalah ini sangat memburuk. Untuk memperbaikinya, digunakan lapisan baru antara elektroda belerang dan pemisah (tengah) dengan meningkatkan konduktivitas listrik baterai lithium-sulfur atau membuat lapisan dengan bahan yang dapat menyerap polisulfida dengan baik untuk mencegah difusi. telah diterapkan
‘Karbon konduktif’, yang saat ini digunakan untuk meningkatkan kapasitas dan masa pakai baterai lithium-sulfur sebagai teknologi interlayer, memberikan konduktivitas ke elektroda belerang, tetapi memiliki afinitas rendah untuk litium polisulfida polar, yang mencegah difusi belerang. Di sisi lain, ketika ‘polar oxide’ digunakan sebagai bahan lapisan menengah, ia memiliki interaksi yang sangat baik dengan lithium polisulfida polar, yang menekan hilangnya belerang, tetapi memiliki kelemahan dalam pemanfaatan belerang yang lebih rendah karena konduktivitas yang rendah. . Selain itu, berbagai bahan interlayer yang diterapkan sebelumnya memiliki kelemahan karena tidak mencapai kepadatan energi dan siklus hidup yang diperlukan untuk komersialisasi karena penyisipan interlayer yang tebal dan tidak memiliki aktivitas redoks yang sama.
Tim peneliti mensintesis silika berpori berbentuk pelat dan mengimplementasikan interlayer silika/sulfur berpori baru dengan aktivitas redoks untuk pertama kalinya dengan mengandung belerang di dalamnya. Tim peneliti memperkirakan kapasitas dan efisiensi lifetime baterai lithium-sulfur dapat dimaksimalkan dengan meningkatkan kapasitas per area baterai dengan bahan aktif sulfur yang terkandung di lapisan tengah, dan adanya lapisan perantara silika/sulfur polar sebagai situs adsorpsi lithium polisulfida yang efektif.
Sebagai hasil dari penerapan silika/sulfur interlayer ke baterai lithium-sulfur dan menggerakkan 700 siklus pengisian dan pengosongan, interlayer silika/sulfur berpori setelah 700 siklus pengisian/pengosongan memiliki stabilitas jangka panjang yang sangat baik dibandingkan dengan karbon/sulfur berpori konvensional antar lapisan. menunjukkan Selain itu, dievaluasi bahwa ia telah mendekati penggunaan praktis dengan menunjukkan karakteristik baterai yang sangat baik bahkan pada jumlah elektrolit yang rendah dibandingkan dengan pembebanan belerang (E/S rendah = 4).
Profesor Yoo Jong-seong mengatakan, “Ini adalah hasil penelitian pertama yang menunjukkan bahwa bahan yang mengandung belerang di pori-pori bahan silika berpori, yang belum pernah dicoba sebelumnya, dapat digunakan sebagai bahan interlayer untuk baterai lithium-sulfur. untuk meningkatkan kapasitas dan umur.” “Generasi tinggi berikutnya Kami berharap dapat memberikan tonggak baru untuk pengembangan energi, baterai lithium-sulfur yang tahan lama.”
Hasil penelitian ini dipublikasikan dalam versi online jurnal akademik internasional ‘Nature Communications’ pada 8 Agustus.
