Ubytek siarki to nie problem

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Obserwacje pracy działających baterii siarkowo-litowych pozwoliły na obalenie jednej z najpopularniejszych teorii ich dotyczących i umożliwią w przyszłości udoskonalenie tych obiecujących urządzeń.

Baterie siarkowo-litowe są bardzo interesującą alternatywą dla litowo-jonowych. Ich gęstość energetyczna jest bowiem pięciokrotnie większa i są znacznie tańsze. Takie właściwości są niezwykle pożądane w rozwijającym się przemyśle samochodów elektrycznych.

Niestety, te alternatywne źródła energii mają olbrzymią wadę - bardzo szybko się zużywają. Cykl życia baterii siarkowo-litowych jest bardzo krótki. Po kilkudziesięciu cyklach ładowania/rozładowywania staje się ona bezużyteczna. Nie nadaje się zatem do samochodów elektrycznych, gdzie musi przetrwać wiele tysięcy cykli podczas 10-20 lat użytkowania pojazdu - mówi Johanna Nelson ze SLAC National Accelerator Laboratory na Stanford University.

Obecnie uważa się, że przyczyną tak szybkiego zużywania się baterii jest zachodząca w nich reakcja chemiczna, wskutek której z katody ubywa siarki.

Podczas pracy baterii prąd produkowany jest gdy jony litu reagują z cząstkami siarki na katodzie. Produktem ubocznym reakcji jest powstawanie wielosiarczków litu. Problemy zaczynają się wówczas, gdy wielosiarczki trafią do elektrolitu i na stałe zwiążą się z litem z anody.

Nelson i jej koledzy wykorzystali krystalografię rentgenowską oraz transmisyjną mikroskopię rentgenowską do sprawdzenia tego, co dzieje się wewnątrz pracującej baterii. Odkryli, że zawartość siarki w katodzie praktycznie nie uległa zmianie.

Spodziewaliśmy się, że siarka całkowicie zniknie z katody i utworzy wielosiarczki w elektrolicie. Tymczasem okazało się,że większość siarki zostało na swoim miejscu, a cząsteczki utraciły niewielką część masy. Co prawda utworzyły wielosiarczki, ale większość z nich pozostawała w pobliżu katody.

Nelson wyjaśnia, na czym polegał błąd poprzednich zespołów naukowych, które badały baterie siarkowo-litowe. Zwykle zużywali oni baterię, rozbierali ją na części, zmywali elektrolit i przeprowadzali analizę za pomocą mikroskopu elektronowego lub krytalografii rentgenowskiej. Jeśli jednak tak zrobisz, to zmyjesz wielosiarczki luźno związane z katodą. I wówczas na katodzie nie widzisz siarki.

Co więcej okazało się, że nie występuje jeszcze jeden prognozowany problem. Wcześniejsze eksperymenty wykazały, że pod koniec cyklu rozładowywania baterii powstają kryształy Li2S. Wspólnie z wielosiarczkami mogą one tworzyć izolującą błonę, która uniemożliwia ruch elektronów i jonów litu.

Bardzo mocno rozładowywaliśmy baterie i nigdy nie zauważyliśmy Li2S w postaci kryształów - mówi Nelson.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda mają nadzieję, że ich odkrycia skierują badania nad udoskonaleniem baterii siarkowo-litowych na właściwe tory.

 

[lester 21]

Czyli wychodzi na to, że poprzednie zespoły badające ten typ ogniw popełniły kardynalny błąd - stwierdzono ubytek siarki z katody, ale nie zbadano już gdzie się podziała tylko przyjęto na wiarę, że trafiła do elektrolitu, bo przecież gdzieś musiała zniknąć. Tak przynajmniej rozumiem to co tu zaprezentowano. Tylko pogratulować.

 

Za to fascynuje mnie te wiele tysięcy cykli ładowanie-rozładowanie w ciągu 10-20 lat. Cykl życia samochodu oblicza się, o ile pamięć mnie nie myli, na około 5 lat (choć np. KIA daje 7 lat gwarancji na niektóre części). Po tym czasie producenci tychże chcieliby widzieć je na złomowisku, ewentualnie w zakładzie odzysku surowców wtórnych, do czego nie tak dawno (ze dwa lata temu) ktoś w Europie nawet zachęcał twierdząc, że to z korzyścią dla środowiska, bo przecież każda następna generacja jest bardziej ekologiczna (akurat, szkoda że zapomnieli o kosztach środowiskowych produkcji i utylizacji/odzysku). A już pomijając to, to 10 lat ma ~3650 dni. Co trzeci dzień ładowanie daje 1200 cykli. W ciągu 20 lat to max 2500 cykli (pomijam starzenie ogniw i utratę pojemności). Szczerze wątpię czy auta przyszłości wytrzymają choć 10 lat, bo nikomu poza konsumentami to się nie opłaca.

 

Co do samych ogniw - czekam na jakiś przełom, choć jeszcze bardziej liczę na ogniwa paliwowe i przydomowe bimbrownie

[Voytec 0]

A czmus ten artykul po Chinckiemu napisan? Nie rozmic o cto tu chodzic. Prosić polcka, nie chincka, nie gensia.