Az új akkumulátor nemcsak a bőséges, könnyen hozzáférhető és olcsó alapanyagot, a ként használja, hanem megoldja a más akkumulátortechnológiákkal fennálló gyúlékonysági kockázatot is. "A mi megközelítésünk teljes változást jelent a két folyékony elektrolittal összekapcsolt elektródból álló akkumulátor jelenlegi koncepciójához képest, amelyet az elmúlt 150-200 évben használtak" - mondta Csengdu Liang.

lítium-kén akkumulátorok

A lítium-kén akkumulátorok potenciálja évtizedek óta ismert. Nem volt azonban lehetõség elegendõen tartós, nagyüzemi változatok tervezésére kereskedelmi használatra. A probléma a folyékony elektrolit volt. Egyrészt növelte a vezetőképességet, másrészt korlátozta az akkumulátor élettartamát. A csapat tagjai ezt egyedülálló magas kéntartalmú anyagok, amelyek ionokat vezetnek, valamint az akkumulátor katódjában általánosan használt lítium-oxidok szintetizálásával oldották meg. Kénkatód lítium anóddal és új szilárd elektrolit anyaggal kombinálva.

"Ez a forradalmi váltás a folyadékról a szilárd elektrolitokra kiküszöböli a kén oldódásának problémáját, és lehetővé teszi a lítium-kén akkumulátorok ígéretének teljes kihasználását. Akkumulátoros megoldásunk valóban csökkenti a költségeket, növeli az energiasűrűséget és javítja a biztonságot a meglévő lítium technológiákkal összehasonlítva ”- tette hozzá Chengdu Liang.

Az új ionvezető katód lehetővé teszi az akkumulátor számára, hogy 300 töltés-kisütési ciklus után, 60 Celsius fokon, 1200 milliamper óra (mAh)/gramm kapacitást tartson fenn. Egy hagyományos lítium-ion akkumulátor katód átlagos kapacitása csak 140-170 mAh/gramm. Ez a lítium-kén akkumulátorok hozzávetőleg nyolcszoros előnyét jelenti. Mivel azonban a lítium-ion fölötti feszültségnek csak körülbelül a felét produkálják, az ebből fakadó előny "csak" négyszeres. Eltávolítja a gyúlékony folyékony elektrolitokat, amelyek reagálhatnak a lítiummal az akkumulátor biztonságának növelése érdekében.

Az új katódok előállításához szükséges ként nagyon olcsón lehet beszerezni, mert ez többek között az ipari olajfeldolgozás bőséges hulladékterméke. "A kén gyakorlatilag szabad. A lítium-kén készülék nemcsak sokkal több energiát tárol el, mint az átmenetifém-vegyületek a lítium-ion akkumulátorok katódjaiban, de segít a hulladéktermék hasznos technológiába történő újrafeldolgozásában is. Projektünk az alaptudomány és az alkalmazott kutatás szinergiáját testesíti meg. Alapvető ismeretekkel megértettük a jelenséget, azonosítottuk a problémát, majd elkészítettük a megfelelő anyagot a probléma megoldására, ami a valós világ számos felhasználásával a teljes eszköz sikeréhez vezetett. ”- mondta Chengdu Liang.

Kollégáival előzetesen online közzétette ezeket az eredményeket az Angewandte Chemie International Edition folyóiratban.