I hjärtat av de flesta elektronik idag är uppladdningsbara litiumjonbatterier (LIB). Men deras energilagringskapacitet är inte tillräcklig för storskaliga energilagringssystem (ESS). Litium-svavelbatterier (LSB) kan vara användbara i ett sådant scenario på grund av deras högre teoretiska energilagringskapacitet. De kan till och med ersätta LIB i andra applikationer som drönare, med tanke på deras låga vikt och lägre kostnad.

Men samma mekanism som ger dem all denna makt hindrar dem från att bli en utbredd praktisk verklighet. Till skillnad från LIBs, reaktionsvägen i LSB leder till en ansamling av fast litiumsulfid (Li ₂ S ₆ ) och flytande litiumpolysulfid (LiPS), orsakar en förlust av aktivt material från svavelkatoden (positivt laddad elektrod) och korrosion av litiumanoden (negativt laddad elektrod). För att förbättra batteritiden, forskare har letat efter katalysatorer som kan göra denna nedbrytning effektivt reversibel under användning.

I en ny studie publicerad i ChemSusChem , forskare från Gwangju Institute of Technology (GIST), Korea, rapportera sitt genombrott i denna strävan. "Medan jag letar efter en ny elektrokatalysator för LSB:erna, vi mindes en tidigare studie som vi hade utfört med koboltoxalat (CoC ₂ O ₄ ) där vi hade funnit att negativt laddade joner lätt kan adsorberas på detta materials yta under elektrolys. Detta motiverade oss att anta att CoC ₂ O ₄ skulle uppvisa ett liknande beteende med svavel i LSB också, " förklarar Prof. Jaeyoung Lee från GIST, som ledde studien.

För att testa deras hypotes, forskarna konstruerade en LSB genom att lägga till ett lager av CoC ₂ O ₄ på svavelkatoden.

Säker nog, observationer och analyser visade att CoC ₂ O ₄ förmågan att adsorbera svavel möjliggjorde reduktion och dissociering av Li ₂ S ₆ och LiPS. Ytterligare, det undertryckte diffusionen av LiPS in i elektrolyten genom att adsorbera LiPS på dess yta, hindrar den från att nå litiumanoden och utlöser en självurladdningsreaktion. Dessa åtgärder tillsammans förbättrade svavelanvändningen och minskade anodnedbrytningen, vilket förlänger livslängden, prestanda, och batteriets energilagringskapacitet.

Anklagade av dessa fynd, Prof. Lee föreställer sig en elektronisk framtid som styrs av LSBs, som LIBs inte kan inse. "LSB:er kan möjliggöra effektiva elektriska transporter som i obemannade flygplan, elbussar, lastbilar och lok, förutom storskaliga energilagringsenheter, ", konstaterar han. "Vi hoppas att våra resultat kan få LSB:er ett steg närmare kommersialisering för dessa ändamål."

Kanske, det är bara en tidsfråga innan litium-svavelbatterier driver världen.