-
0
سبد خرید
محصول تعداد 0 (ریال)جمع کل
باتری‌های لیتیوم سولفور چقدر با تجاری سازی فاصله دارند
باتری‌های لیتیوم سولفور چقدر با تجاری سازی فاصله دارند
باتری‌های لیتیوم سولفور چقدر با تجاری سازی فاصله دارند
باتری‌های لیتیوم سولفور چقدر با تجاری سازی فاصله دارند با افزایش تقاضا برای انرژی سبز، توسعه باتری‌هایی با چگالی انرژی بالا از اهمیت بالایی برخوردار است. باتری‌های لیتیوم سولفور از سال ۲۰۰۹ توجه بسیاری را در دانشگاه و صنعت به خود جلب کرده‌اند. این باتری‌ها در تحقیقات دانشگاهی پیشرفت‌های قابل توجهی را در بهبود ظرفیت ویژه، سرعت پذیری و عملکرد نشان داده‌اند. ولی زمانی که این استراتژی‌ها به تولید انبوه می‌رسند، عملکرد بسیار متفاوتی را نشان می‌دهند که بیان‌کننده تفاوت قابل‌توجهی بین تحقیقات دانشگاهی و تولید صنعتی است. در این بررسی کوتاه، شکاف بین تحقیقات دانشگاهی و تجاری سازی به تفصیل مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.
مقدمه
با رشد سریع جمعیت و اقتصاد، تقاضا برای انرژی پاک به سرعت در حال افزایش است. باتری‌های لیتیوم یونی سنتی به دلیل محدودیت در ظرفیت و چگالی انرژی در برآوردن این تقاضا با مشکلات بیشتری روبرو هستند. باتری‌های لیتیوم سولفور به دلیل دارا بودن چگالی انرژی بسیار بالاتر نسبت به سایر دستگاه‌های ذخیره‌ساز انرژی توجه بیشتری را به خود جلب کرده‌اند. گوگرد به عنوان یکی از غنی‌ترین عناصر موجود در پوسته زمین، ظرفیت نظری بالایی (معادل 1675 میلی‌آمپر ساعت بر گرم) دارد که بسیار بیشتر از مواد کاتدی موجود در باتری‌های لیتیوم یونی است. باتری لیتیوم سولفور بر اساس واکنش تبدیل Li + S ↔ Li۲S۲ کار می‌کند، که منجر به ظرفیت کلی حدود ۱۱۶۷ میلی آمپر ساعت بر گرم می‌شود. با این حال، باتری‌های لیتیوم سولفور از انحلال واسطه‌های الکتروشیمیایی (پلی سولفیدها) رنج می‌برند. این مشکل باعث پایداری ضعیف، خوردگی آند لیتیوم، هدایت الکترونیکی ضعیف و تغییر حجم قابل توجهی در طول چرخه‌های شارژ و دشارژ می‌شود.
شکاف بین دانشگاه و صنعت
توسعه باتری‌های Li-S در دانشگاه‌ها بسیار سریع است ولی روند تجاری سازی این باتری‌ها بسیار کند توسعه می‌یابد، بنابراین هنوز محصولی در بازار وجود ندارد. در تحقیقات دانشگاهی، مواد مختلف کربنی پیشرفته در بسیاری از مقالات تحقیقاتی سنتز شده‌اند، با این وجود بیشتر مواد کربنی را به سختی می‌توان در مقیاس بزرگ تولید کرد. از طرفی مواد کربنی تجاری موجود که برای تولید صنعتی باتری‌های Li-S مناسب هستند، به ندرت در آزمایشگاه‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرند. علاوه بر این، قابلیت‌های سرعت‌پذیری بیش از C 10 و طول عمر طولانی بیش از 1000 چرخه در بسیاری از مقالات تحقیقاتی بر اساس سلولهای سکه‌ای گزارش شده است. درحالی‌که نرخ شارژ/دشارژ به سختی می‌تواند از C 0.2 تجاوز کند و عمر چرخه در سلولهای کیسه‌ای بیش از 300 چرخه نیست. علاوه بر این، راندمان کلمبی معمولاً در بسیاری از مقالات تحقیقاتی بیش از 99 درصد گزارش شده است، اما در سلولهای کیسه‌ای به سختی می‌تواند به 98 درصد برسد. دلیل آن را می‌توان به مقدار الکترولیت، افزودنی نیترات لیتیوم و لیتیوم مورد استفاده در باتری‌ها نسبت داد. تا حد معینی، هرچه LiNO۳ بیشتر استفاده شود، راندمان کولمبی و عمر چرخه طولانی‌تر است. با این حال، افزودن این ترکیب می‌تواند منجر به مشکلات ایمنی جدی برای باتری‌های Li-S شود. بنابراین، در صنعت افراد سعی می‌کنند جایگزینی برای LiNO۳ پیدا کنند و به مسائل ایمنی توجه بیشتری داشته باشند.
در دانشگاه، محققان راه‌حل‌های زیادی را برای حل اثر شاتل پلی سولفید گزارش کرده‌اند، مانند استفاده از لایه‌های پوششی روی الکترود و جداکننده، لایه‌های بین کاتد و جداکننده و غیره. علاوه بر این، رشد لیتیوم دندریتیک نیز یک مشکل جدی در باتری‌های لیتیوم سولفور است، و گزارش‌های دانشگاهی زیادی وجود دارد که نشان می‌دهد این مشکل با استفاده از لایه‌های محافظ (SEI) روی فلز لیتیوم، الکترولیت‌های جامد و افزودنی‌های الکترولیت و غیره حل شده است. ولی هنگام در نظر گرفتن هزینه و پردازش این تکنیک‌ها، بیشتر روش‌ها را به سختی می‌توان در سلولهای کیسه‌ای استفاده کرد.
باتری‌های لیتیوم سولفور را به سختی می‌توان تجاری کرد مگر اینکه شکاف بین تولیدات عملی و تحقیقات دانشگاهی پر شود. در ادامه به مباحثی مانند آند، کاتد، الکترولیت، جداکننده، افزودنی و مقدار بارگذاری جرمی ماده فعال پرداخته می‌شود.
آند لیتیوم
فلز لیتیوم به دلیل دارا بودن بالاترین ظرفیت ویژه (۳۸۶۰ میلی آمپر بر گرم) و کمترین پتانسیل (۳ ولت) یک ماده آند ایده‌آل است. با این حال، آند لیتیومی با مشکلاتی مانند رشد دندریتی، تغییر حجم در طول چرخه‌های مکرر و بازده کولمبی پایین روبرو است. تغییر حجم قابل توجه می‌تواند منجر به پودر شدن آند و انبساط کیسه شود که ممکن است باعث خرابی ناگهانی و مشکل ایمنی جدی سلول‌ها شود. لیتیوم پودر شده تماس الکتریکی با ورق لیتیوم را از دست می‌دهد و می‌تواند منجر به بدتر شدن سریع عملکرد الکتروشیمیایی در صورت محدود شدن مقدار لیتیوم شود. این پودر آنقدر فعال است که می‌تواند مقدار زیادی گرما ایجاد کند و هنگام قرار گرفتن در معرض هوا آتش بگیرد. این مشکل را به سختی می‌توان در سلولهای سکه‌ای مشاهده کرد، ولی در سلولهای کیسه‌ای رایج است. در سلولهای کیسه‌ای محفظه پلاستیکی آلومینیومی به اندازه سلولهای فولادی ضد زنگ موجود در سلولهای سکه‌ای مقاوم نیست، همچنین ظرفیت انرژی هزار برابر بیشتر از سلولهای سکه‌ای است. پودر شدن فویل لیتیوم منجر به افزایش سطح ویژه الکترود لیتیوم می‌شود که موجب تشدید بیشتر واکنش‌های جانبی لیتیوم و الکترولیت می‌شود. این واکنش‌ها در نهایت منجر به خروج الکترولیت، افت ناگهانی ظرفیت و از کار افتادن سلول‌ها می‌شوند.
مقالات زیادی وجود دارد که بر روی بهبود مشکلات آند لیتیوم تمرکز کرده‌اند، اما تعداد کمی از آنها را می‌توان در سلولهای کیسه‌ای استفاده کرد. قیمت و صنعت مواردی است که ما باید در نظر بگیریم، اما مهمترین مسله‌ای که در تحقیقات دانشگاهی بررسی می‌شود تفاوت در ظرفیت انرژی سلولهای سکه‌ای است. بسیاری از مشکلات لیتیوم را به سختی می‌توان در سلولهای سکه‌ای مشاهده کرد، زیرا همیشه مقدار زیادی لیتیوم جدید برای جایگزینی لیتیوم مرده وجود دارد. اما در سلولهای کیسه‌ای، با توجه به چگالی انرژی کلی، نمی‌توانیم از لیتیوم بیش از حد استفاده کنیم. در دانشگاه می‌توان عملکرد لیتیوم را با ساخت لایه‌های مصنوعی SEI، با استفاده از الکترولیت‌های اصلاح شده و ساخت جمع‌کننده‌های جریان سه بعدی بهبود بخشید. این استراتژی‌ها می‌توانند رشد دندریت‌های لیتیوم را تا حد زیادی مهار کرده و عملکرد الکتروشیمیایی را بهبود بخشند.
فویل لیتیوم به دلیل قابلیت پردازش آسان، در دسترس بودن تجاری و عملکرد امکان‌پذیر در مونتاژ باتری، مناسب‌ترین ماده آندی برای باتری‌های Li-S صنعتی است. در سلولهای کیسه‌ای، فویل لیتیوم نه تنها به عنوان آند عمل می‌کند، بلکه به عنوان جمع کننده جریان نیز عمل می‌کند. در نتیجه، ظرفیت انرژی لیتیوم معمولا به گونه‌ای طراحی می‌شود که ظرفیت کاتد در سلولهای کیسه‌ای را سه برابر کند تا اطمینان حاصل شود که سلول به خوبی کار می‌کند.
برای غلبه بر باتری‌های لیتیوم یون سنتی، ظرفیت فضایی سلولهای کیسه‌ای باید حداقل 5 میلی آمپر ساعت بر سانتی‌متر مربع باشد، بنابراین ضخامت فویل لیتیوم باید حداقل 25 میکرومتر باشد. کاتد سلولهای کیسه‌ای بصورت دو طرفه پوشش داده شده است و ضخامت باید 150 میکرومتر باشد. در چرخه اول، فقط سطح فویل لیتیوم جدا می‌شود و در واکنش ردوکس با گوگرد شرکت می‌کند. بنابراین لایه محافظ SEI پس از دشارژ از فویل لیتیوم جدا می‌شود. پس از شارژ، لیتیوم به طور تصادفی روی فویل لیتیوم باقی مانده رسوب می‌کند و باعث تغییر حجم قابل توجهی می‌شود که می‌تواند لایه SEI را به طور جدی بشکند. علاوه بر این، مساحت الکترود در سلولهای کیسه‌ای بسیار بزرگتر از سلولهای سکه‌ای است و ساخت چنین لایه‌های پوششی بزرگ و یکنواختی دشوار است. جمع کننده‌های جریان سه بعدی جدید مانند فوم رسانای متخلخل و پارچه فیبر کربن توخالی می‌توانند انتخاب خوبی برای آبکاری لیتیوم باشد.
کاتد
در دو دهه گذشته، اکثر محققانی که برروی باتری‌های لیتیوم سولفور کار می‌کنند، عمدتا بر روی توسعه مواد کاتدی جدید برای بهبود عملکرد الکتروشیمیایی، از جمله بهبود هدایت الکترونیکی کامپوزیت‌های گوگردی، سرکوب اثر شاتل پلی سولفید توسط جاذب‌ها و سینتیک واکنش ارتقاء یافته گونه‌های گوگرد با استفاده از کاتالیزورها تمرکز کرده‌اند. مواد کربنی پیشرفته مختلفی که به عنوان یک ماتریس رسانا کار می‌کنند، مانند نانولوله‌های کربنی، گرافن، کربن متخلخل و کربن هیبریدی معمولاً در یک فرآیند پیچیده و پرهزینه ساخته می‌شوند. فقط مواد کربنی سنتی ( نانولوله‌های کربنی و استیلن سیاه ) که به صورت تجاری با هزینه کم در دسترس هستند، عملاً در تولید صنعتی استفاده می‌شوند. بسیاری از مواد کربنی با سطح ویژه بالا ممکن است به دلیل واکنش‌های جانبی اضافی، ظرفیت‌های حجمی کم، نیاز به چسب بیشتر و مشکلات در فرآیند ریخته‌گری دوغاب کاتدها برای تجاری‌سازی مناسب نباشند. به عنوان یک مرجع در صنعت باتری‌های لیتیوم یون، سطح ویژه مواد فعال به طور کلی کمتر از ۱ متر مربع بر گرم است و تنها ۱ تا ۳ درصد وزنی چسب در کاتدها استفاده می‌شود. با این حال، اغلب تا ۱۰ درصد وزنی بایندرها در باتری‌های لیتیوم سولفور در کاتد مورد نیاز است تا با آن مواد کربنی پیشرفته با سطح ویژه بالا به هم بچسبند، بنابراین به طور اجتناب‌ناپذیری چگالی انرژی کلی سلول‌ها را کاهش می‌دهد.
موضوع دیگری که باید به آن توجه ویژه‌ای شود میزان بارگذاری گوگرد در الکترودها است که برای تعیین چگالی انرژی ویژه باتری‌های لیتیوم سولفور حیاتی است. در بسیاری از گزارش‌ها، نسبت وزن گوگرد خالص درون کاتد برای سلولهای سکه‌ای حدود ۵۰ درصد است. موضوع دیگر مساحت الکترود کاتد در سلولهای سکه‌ای است. برخی از محققان محتوای گوگرد بسیار بالایی را در کاتد با یک الکترود گزارش کرده‌اند در چنین مواردی، فولاد ضد زنگ نیز به عنوان یک جمع کننده جریان برای کاتد عمل می‌کند و ناحیه الکترود تغییر می‌کند. اما این وضعیت در سلولهای کیسه‌ای اتفاق نمی‌افتد، زیرا ناحیه الکترود همان کلکتور جریان است. بنابراین، بسیاری از عملکردهای الکتروشیمیایی در سلولهای سکه‌ای را به سختی می‌توان در سلولهای کیسه‌ای تکرار کرد.
جداکننده، بین لایه و جاذب
در تحقیقات آکادمیک برای باتری‌های لیتیوم سولفور، جداکننده‌ها یا لایه‌های چند منظوره می‌توانند به طور موثر اثر شاتل پلی سولفیدهای لیتیوم را سرکوب کنند، بنابراین عملکرد الکتروشیمیایی باتری‌ها را بهبود می‌بخشند. دو مسیر اصلی برای تهیه جداکننده‌های چند منظوره وجود دارد:
۱) اصلاح ترکیب و ساختار جداکننده به منظور بهبود انتخاب‌پذیری یونی و سرکوب انتشار پلی‌سولفیدهای لیتیوم
۲) افزودن یک لایه مسدود کننده بین جداکننده و کاتد/ آند برای جلوگیری از انتقال پلی سولفیدهای لیتیوم.
به عنوان مثال، استفاده از یک لایه نانوالیاف کربن فعال بر روی یک جداکننده پلی پروپیلن نشان می‌دهد که این لایه پلی سولفیدهای لیتیوم را جذب می‌کند و انتشار آنها را مهار می‌کند، بنابراین اثر شاتل را سرکوب می‌کند. همچنین به نظر می‌رسد که این جداکننده می‌تواند به طور موثری استفاده از گوگرد را افزایش دهد. جداکننده‌های اصلاح شده با نانولوله‌های پلی پیرول می‌توانند از مهاجرت پلی سولفیدهای لیتیوم جلوگیری کرده و اثر شاتل را با جذب قوی پلی پیرول به پلی سولفیدهای لیتیوم و ترشوندگی عالی بین پلی پیرول و جداکننده سرکوب کنند. بنابراین عملکرد الکتروشیمیایی باتری‌های لیتیوم سولفور را بهبود می‌بخشند. جداکننده‌های جدید پلی ایمیدی اصلاح شده توجه روزافزونی را به خود جلب کرده‌اند. افزایش مقدار مواد افزودنی در جداکننده‌ها، پلی‌سولفیدهای لیتیوم بیشتری را به دام می‌اندازد و عملکرد سلولهای کیسه‌ای را بهبود می‌بخشد، اما ظرفیت ویژه کلی کاهش می‌یابد و هزینه‌ها به طور اجتناب‌ناپذیری افزایش می‌یابد. باید تعادلی بین ظرفیت خاص و محتوای گوگرد وجود داشته باشد. محتوای بیشتر گوگرد معمولاً منجر به عملکرد الکتروشیمیایی ضعیف‌تر می‌شود. آنچه اکنون در سلولهای کیسه‌ای تجربه شده است این است که محتوای گوگرد به سختی می‌تواند بیش از ۷۵ درصد وزنی باشد و بارگذاری گوگرد باید کمتر از ۸ میلی گرم بر سانتی متر مربع در کاتد باشد تا عملکرد الکتروشیمیایی عالی را تضمین کند. همچنین برخی از موارد دیگر نیز با اشاره به تجاری سازی باتری‌های لیتیوم سولفور باید مورد توجه ویژه قرار گیرد. به عنوان مثال، موادی (به ویژه نوع پودری) که برای اصلاح جداکننده‌ها استفاده می‌شوند، می‌توانند با چرخه‌های طولانی از جداکننده‌ها جدا شوند و منجر به خرابی جداکننده‌های اصلاح شده شوند.
قرار دادن یک لایه جاذب بین کاتد و جداکننده نه تنها رسانایی و استفاده از کاتد را افزایش می‌دهد، بلکه اثر شاتل پلی سولفیدهای لیتیوم را نیز کاهش می‌دهد. به طور گسترده مشاهده شده است که جاذب‌هایی مانند Al۲O۳، TiO۲ و MnO۲ می‌توانند پلی سولفیدها را از طریق فعل و انفعالات فیزیکی و/یا شیمیایی متصل کنند و در نتیجه انتخاب مناسبی برای کاهش اثر شاتل پلی سولفیدها و در نتیجه بهبود عملکرد باتری‌های لیتیوم سولفور باشند. با این حال، نقش جاذب‌ها ممکن است برای سلولهای کیسه‌ای در تولید صنعتی بی‌معنی باشد. در بسیاری از گزارش‌ها برای آزمایش جذب، غلظت پلی سولفید بسیار کم است (به عنوان مثال ۰.۵-۳ میلی مولار) و نسبت جاذب به پلی سولفید بسیار بالا است. برهمکنش جذب در چنین نسبت بالایی آشکار است و استفاده از چنین نسبتی در یک سلول واقعی غیرممکن است. اگر مقدار جاذب کم باشد، برهمکنش جذب ناچیز است. اگر از دوز سنگین جاذب برای رسیدن به اثر جذب رضایت بخش استفاده شود، وزن سلول‌ها به طور چشمگیری افزایش می‌یابد و منجر به کاهش چگالی انرژی باتری‌ها و افزایش هزینه می‌شود.
بارگذاری جرمی
اگر بارگذاری جرمی گوگرد بر روی الکترود کاتد ۵ میلی گرم بر سانتی متر مربع باشد، ظرفیت تئوری منطقه‌ای به ۸.۴ میلی آمپر ساعت بر سانتی متر مربع می‌رسد. در یک فرآیند صنعتی، گوگرد در دو طرف فویل آلومینیومی پوشش داده می‌شود، به این معنی که ظرفیت تئوری سطحی کاتد گوگرد ۱۶.۸ میلی آمپر ساعت بر سانتی متر مربع است. در برخی از متون، ادعا می‌شود که بارگذاری جرمی گوگرد بیش از ۱۰ میلی گرم بر سانتی متر مربع است، که به موجب آن کاتد عملکرد الکتروشیمیایی چشمگیری را با استفاده از سلولهای سکه‌ای نشان می‌دهد. اما بارگذاری گوگرد بیش از ۱۰ میلی گرم بر سانتی متر مربع بسیار زیاد است و به دلیل قطبش الکتروشیمیایی شدید برای سلولهای کیسه‌ای امکان پذیر نیست. علاوه بر این، برای فرآیند صنعتی، ضخامت الکترودهای (یک طرفه) باتری‌های لیتیوم یونی معمولاً ۱۰۰ تا ۱۲۰ میکرومتر است، در حالی که مقدار باتری‌های لیتیوم سولفور می‌تواند بیش از ۲۰۰ میکرومتر باشد که عمدتاً به دلیل بسیار بالاتر بودن تخلخل کاتدهای آن (بیش از ۶۰ درصد، معمولاً حدود ۷۰ درصد) است. چگالی انرژی حجمی به دلیل تخلخل زیاد تا حد زیادی کاهش می‌یابد. بنابراین تخلخل الکترودها برای باتری‌های لیتیوم سولفور باید بهینه شود تا ظرفیت حجمی آنها به حداکثر برسد. همچنین در سلولهای کیسه‌ای لیتیوم سولفور، تغییرات قابل توجه حجم سلول در حین کار، چالش بزرگی را برای ساخت کاتد، طراحی سلولهای منفرد و بسته‌های سلولی به همراه خواهد داشت.
الکترولیت
الکترولیت یک عامل حیاتی است زیرا دوز آن تا حد زیادی چگالی انرژی باتری‌های لیتیوم سولفور را تعیین می‌کند و در سال‌های اخیر به شدت توجه رو به رشدی را به خود جلب کرده است. انتخاب الکترولیت باتری‌های لیتیوم سولفور بسیار مهم است. کربنات‌ها انتخاب مناسبی برای باتری‌های لیتیوم یونی هستند، در حالی که انتخاب برای باتری‌های لیتیوم سولفور متفاوت است. انتخاب با الکترولیت‌های مایع، از جمله آمین‌های آلیفاتیک، کربنات‌ها و سپس اترها شروع می‌شود. تا کنون نمک LiN(SO۲CF3)۲ (LiTFSI) در مخلوط های 1،2-دی متوکسی اتان (DME) و 1،3-دیوکسولان (DOL) بیشترین استفاده از الکترولیت مایع را برای باتری‌های لیتیوم سولفور داشته است. علاوه بر این مایعات یونی به دلیل خواص باورنکردنی آنها از جمله عدم فراریت، پایداری حرارتی بالا و رسانایی یونی بالا می‌توانند انتخاب خوبی برای الکترولیت باتری‌های لیتیوم سولفور باشند.
برای باتری‌های لیتیوم یون، مقدار معمولی الکترولیت در فرآیند تولید صنعتی حدود 3 گرم بر آمپر ساعت (برای سلولهای کیسه‌ای از نوع 465473) است. با فرض اینکه مقدار الکترولیت در سلول کیسه‌ای لیتیوم سولفور برای کاتد گوگرد با چگالی انرژی 5 میلی‌آمپر ساعت بر سانتی‌متر مربع (5 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع) 3 گرم در آمپر ساعت باشد، بنابراین مصرف الکترولیت 15 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع است که برابر با نسبت E/S معادل 3 است. به حداقل رساندن میزان الکترولیت مورد استفاده در سلولهای کیسه‌ای برای باتری‌های لیتیوم سولفور برای به حداکثر رساندن ظرفیت و انرژی خاص آنها بسیار مهم است. اگر از یک الکترولیت بیش از حد (نسبت E/S بزرگتر از 11 میلی‌لیتر بر گرم) استفاده شود انرژی ویژه سلولهای کیسه‌ای می‌تواند کمتر از 140 Wh/kg باشد، که حتی کمتر از لیتیوم پیشرفته است.
الکترولیت جامد با اشاره به قابلیت مسدود کردن اثر شاتل پلی سولفیدها و مشکل ایمنی یک انتخاب ایده‌آل است. اخیرا محققانی یک پلیمر لیتیوم بیس (فلوروسولفونیل) ایمید/پلی (اتیلن اکسید) (LiFSI/PEO) را گزارش کرده‌اند که به عنوان الکترولیت جامد برای باتری‌های لیتیوم-سولفور استفاده می‌شود.
بهینه سازی رابط بین الکترود و الکترولیت، بهبود مهاجرت یون لیتیوم در الکترولیت جامد، هزینه تولید، عمر چرخه و نرخ ظرفیت باتری‌ها از جمله مسائلی است که باید مورد توجه قرار گیرد.
افزودنی
اگر فلز لیتیوم مستقیماً در معرض الکترولیت قرار گیرد، واکنش‌های جانبی زیادی در سطح مشترک بین لیتیوم و الکترولیت رخ می‌دهد که منجر به خوردگی شدید لیتیوم می‌شود. با افزودن برخی مواد افزودنی به الکترولیت یک لایه غیرفعال فشرده بر روی سطح فلز لیتیوم تشکیل می‌شود که منجر به کاهش این تماس و درنتیجه بهبود پایداری و افزایش عملکرد چرخه‌ای باتری‌های لیتیوم می‌شود. در حال حاضر، LiNO۳ متداول‌ترین افزودنی مورد استفاده در الکترولیت برای بهبود عملکرد الکتروشیمیایی باتری‌های لیتیوم-سولفور است. اما استفاده از نیترات به تنهایی برای محافظت موثر از فلز لیتیوم سخت است، زیرا مصرف مداوم آن منجر به شکسته شدن لایه غیرفعال در طول فرآیند شارژ و دشارژ مکرر می‌شود. مشاهده شده است که از یون‌های فلزی نیز می‌توان به عنوان افزودنی‌های الکترولیت استفاده کرد و لایه‌های فلزی یا آلیاژی را روی سطح لیتیوم تشکیل داد تا پایداری آند لیتیوم را افزایش دهد. ترکیباتی مانند نیترات لانتانیم (La(NO3)3) و کاتیون‌های فلزات واسطه به عنوان افزودنی توسط محققانی بررسی گردیده است. اگرچه این ترکیبات می‌توانند عملکرد سلولهای سکه‌ای را به طور قابل ملاحظه‌ای ارتقا دهند، ولی این بهبود ممکن است تا حد زیادی برای سلولهای کیسه‌ای مشاهده نشود.
بدون شک از سلولهای سکه‌ای تا سلولهای کیسه‌ای راه زیادی در پیش است. مهندسان باید استراتژی‌های مناسب و موثر را برای سلولهای کیسه‌ای بررسی و انتخاب کنند تا بتوانند تجاری‌سازی باتری‌های لیتیوم سولفور را محقق سازند.
محصولات مرتبط