بطارية شبه سائلة من الليثيوم / البوليسلفيد بدون غشاء لتخزين الطاقة على نطاق واسع

يُشكل تخزين الطاقة على نطاق واسع تحديًا رئيسيًا للطاقة المتجددة، وهناك حاجة إلى أنظمة جديدة بتكلفة منخفضة وكثافة طاقة عالية وعمر دورة طويل. في هذه المقالة، نطور بطارية جديدة من الليثيوم / البوليسلفيد (Li/PS) للتخزين على نطاق واسع، مع وجود الليثيوم البوليسلفيدي (Li2S8) في مذيب الإيثر ككاثوليت وليثيوم معدني كأنود. على عكس الأعمال السابقة حول بطاريات Li/S مع منتجات تفريغ مثل Li2S2 وLi2S في الحالة الصلبة، تم تصميم الكاثوليت للتداول فقط في النطاق بين الكبريت وLi2S4. وبالتالي يتم تجنب جميع التأثيرات الضارة الناجمة عن تكوين وتوسع الحجم لـ Li2S2 / Li2S الصلبة. تؤدي هذه الاستراتيجية الجديدة إلى عمر دورة ممتاز وتوافق مع تصميم البطاريات المتدفقة. يمكن أن تصل بطارية Li/PS كإثبات المفهوم إلى كثافة طاقة عالية تبلغ 170 واط ساعي كجم−1 و190 واط ساعي لتر−1 لتخزين الطاقة على نطاق واسع عند حد الذوبانية، مع الحفاظ على مزايا البطاريات المتدفقة الهجينة. لقد أظهرنا أنه مع كاثوليت Li2S8 بتركيز 5 م، يمكن تحقيق كثافات طاقة تبلغ 97 واط ساعي كجم−1 و108 واط ساعي لتر−1. نظرًا لأن سطح الليثيوم محمي بشكل جيد بواسطة مضاف LiNO3 في مذيب الإيثر، يتم القضاء بشكل كبير على تأثير النقل الداخلي وبالتالي يتم تحقيق أداء ممتاز على مدى 2000 دورة مع قدرة ثابتة تبلغ 200 مللي أمبير ساعة جرام−1. يمكن أن تعمل هذه النظام الجديد بدون الغشاء الانتقائي للأيونات المكلف، مما يجعله جذابًا لتخزين الطاقة على نطاق واسع.