افزایش عمر باتری‌های سولفور لیتیم

جی زیاو از محققان این پروژه می‌گوید: «باتری‌های سولفور لیتیم پتانسیل بالایی در تأمین انرژی خودروهای الکتریکی دارند، یکی از مشکلات این باتری‌ها طول عمر کوتاه‌ آنها است. ما موفق به ساخت کاتدی شدیم که می‌تواند تعداد دفعات شارژ/دشارژ را در این باتری‌ها افزایش دهد».

خودروهای برقی امروزی از باتری یون لیتیم بهره‌مند هستند، مشکل باتری‌های یون لیتیم این است که مقدار انرژی ذخیره‌شده در آن‌ها محدود است بنابراین رانندگان این خودروها دائما نگران به پایان رسیدن انرژی باتری هستند. یکی از جایگزین‌های باتری‌ یون لیتیم، باتری‌های سولفور لیتیم است که می‌توانند چهار برابر بیشتر از باتری‌های یون لیتیم انرژی ذخیره کنند. به این ترتیب خودرو می‌تواند مسافت بیشتری را طی کند. مشکل باتری سولفور لیتیم تعداد دفعات شارژ/دشارژ آن است که بسیار محدود بوده و نمی‌توان به اندازه باتری‌های یون لیتیم آنها را شارژ/دشارژ کرد.

در باتری‌های سولفور لیتیم واکنش جانبی ناخواسته‌ای وجود دارد که موجب کوتاهی عمر باتری می‌شود. این واکنش در کاتد اتفاق افتاده و موجب تشکیل پلی‌سولفید در کاتد می‌شود که این پلی‌سولفید در محلول الکترولیت حل می‌شود. بنابراین با گذشت زمان مقدار کاتد تحلیل رفته و عمر باتری کاهش می‌یابد.

این گروه تحقیقاتی از نانوحفره‌های آلی فلزی در ساخت کاتد استفاده کردند که با این کار پلی‌سولفیدها در داخل کاتد به دام افتاده و از آن خارج نمی‌شوند. نانوحفره‌های آلی فلزی دارای فلز نیکل هستند که با بار مثبت خود مولکول‌های پلی‌سولفیدی را جذب می‌کنند.

نانوساختارهای آلی فلزی دارای ساختار بلوری بوده و از خوشه‌های فلزی تشکیل شده‌اند که این خوشه‌ها به مولکول‌های آلی متصل هستند. این اتصال موجب تشکیل ساختمانی سه بعدی می‌شود. محققان این پروژه از ترکیبات آلی فلزی حاوی یون نیکل استفاده کردند. دلیل این امر برهمکنش قوی میان نیکل و سولفور است.