Но есть еще несколько проблем, которые необходимо решить, прежде чем литиево-серные батареи смогут найти практическое применение, например, низкая электрическая проводимость серы и быстрое снижение емкости, вызванное утечкой полисульфидов с катода.
Самая большая проблема – это эффект волочения, возникающий во время езды на велосипеде.
Этот эффект вызывает диффузию полисульфидов с катода, что приводит к потере емкости. Он также потребляет много свежего лития и электролитов и снижает производительность аккумулятора.
Чтобы решить проблему челночного перемещения и улучшить характеристики литий-серной батареи, авторы статьи, опубликованной в APL Materials из AIP Publishing, создали электрод с многослойной структурой с использованием нового материала, который улавливает полисульфиды и увеличивает кинетику реакции.
ZIF-67 представляет собой металлоорганический каркас (MOF), состоящий из ионов металлов или металлических кластеров и органических лигандов. Он имеет большие перспективы в области хранения и разделения газа, катализа и хранения энергии.
Материалы на основе MOF также привлекательны для хранения энергии благодаря своей прочной структуре, пористой поверхности и высокой проводимости.
Электрод с многослойной структурой с серой, иммобилизованной между слоями PZ67, PZ67 / S / PZ67, увеличивает практическую плотность энергии литий-серной батареи до трех-пяти раз выше, чем у литий-ионных батарей. PZ67 состоит из полярных материалов, а пористый углерод показал синергетический эффект в химическом взаимодействии, служил физическим барьером, обладал высокой проводимостью для предотвращения эффекта челночного перемещения полисульфидов и улучшал циклические характеристики батарей.
«Пористый PZ67 может не только абсорбировать полисульфиды, образуя изоляцию, он также может улучшить кинетику реакции реальных активных материалов во время цикла батареи», – сказал автор Сиву Ли. "Это означает, что он также может улучшить напряжение разряда батареи, и это большой вклад в повышение плотности энергии батарей."
По словам Ли, электрод с сэндвич-структурой, удерживающий растворимые полисульфиды, может быть полезен для всех, кто занимается ограничением растворимых материалов. Его команда планирует продолжить свою работу по расширению процесса изготовления гибридного электрода с использованием процедуры горячего прессования.
Они также планируют устранить нестабильность на анодной стороне литиево-серных батарей, возможно, путем добавления защитного слоя.