Springen naar inhoud

vaste lithiumzwavelaccu


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Wien Ee

    Wien Ee


  • >1k berichten
  • 3133 berichten
  • VIP

Geplaatst op 09 juni 2013 - 08:36

Van lithium en zwavel kun je een accu maken die de huidige Li-iontechnologie ruimschoots overklast.

Geplaatste afbeelding



De accu werkt met een kathode die is gemaakt van lithiumpolysulfidofosfaten (LPSP’s).
Dit molecuul bestaat uit een fosforkern die wordt omringd door drie polyzwavelketens. Bij ontlading worden de polyzwavelketens stukje bij beetje afgebroken door een redoxreactie met lithium uit de anode, waarbij lithiumsulfide (Li2S) ontstaat. Laden gaat uiteraard precies omgekeerd.
Volgens de onderzoeker heeft zo’n accu na 300 keer laden en ontladen nog een capaciteit van 1.200 mAh per gram, achtmaal zo veel als een traditionele Li-ionbatterij. Het voltage is ongeveer de helft, zodat je uitkomt op viermaal de energie-inhoud van die Li-ionbatterij.


Bron / lees meer:
C2W


Wetenschappelijke publicatie:
Zhan Lin, et al.: Lithium Polysulfidophosphates: A Family of Lithium-Conducting Sulfur-Rich Compounds for Lithium-Sulfur Batteries
Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8797 berichten
  • VIP

Geplaatst op 09 juni 2013 - 17:17

Hoe zit dit soort accu praktisch in elkaar?

Uiteraard moeten er op een of andere manier een anode en cathode aan worden bevestigd, en ergens een membraan tussen zitten. Uit het plaatje is me niet duidelijk hoe dat in elkaar steekt.
Victory through technology

#3

Wien Ee

    Wien Ee


  • >1k berichten
  • 3133 berichten
  • VIP

Geplaatst op 09 juni 2013 - 17:40

Ik vermoed dat deze batterij een soort organic radical battery (ORB) is.
Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.

#4

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8935 berichten
  • VIP

Geplaatst op 14 juni 2013 - 15:37

Allereerst: Het artikel betreft voormaelijk niet de batterij, maar materiaal om een kathode van te maken. De in het plaatje getoonde reactie is de laad/ontlaad reactie van de kathode.


Men beschrijft het maken van de batterij als volgt:

The cathode slurry was prepared by dispersing Li3PS4+5 (60 wt%), WVA-1500 carbon (MeadWestvaco Corporation, 30 wt%), and PVC binder (10 wt%) in THF. No side reaction occurred to the binder during the preparation of electrode because of the rapid evaporation of solvent. A solid electrolyte pellet of Li3PS4 with a lithium metal anode was prepared by coldpressing nanoporous b-Li3PS4 (120 mg) on top of a thin lithium foil (50 mm thick) under 240 MPa pressure in a 13 mm die. The slurry was then coated on the other side of the pellet and dried under vacuum at 80 C. The loading of the cathode materials is 0.25–0.60 mgcm2, which is equivalent to 0.15–0.36 mAhcm2. The final thickness of the pellets was 0.5 mm



De genoemde capaciteiten zijn wat overdreven, in de zin dat het de capaciteit betreft per gram LPSP. De rest van het materiaal - de koolstof die gebruikt wordt om de geleidbaarheid te verhogen, de PVC, het electrolyt en de anode, zijn niet meegeteld. Het is dan ook de vraag of een dergelijke batterij uiteindelijk daadwerkelijk een grotere energiedichtheid zal laten zien. Het is echter sowieso een interessant stuk werk.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#5

Wien Ee

    Wien Ee


  • >1k berichten
  • 3133 berichten
  • VIP

Geplaatst op 14 juni 2013 - 22:23

Het is lastig deze vinding op waarde te schatten, omdat de samenvatting niet duidelijk maakt, wat ontdekt is, en we het ook nauwelijks goed kunnen uitzoeken omdat het wetenschappelijk artikel niet kosteloos beschikbaar is. Eigenlijk heb ik er spijt van dat ik het artikel geplaatst heb. Het leek een bijzondere en nuttige ontdekking; vanwege die verleiding, heb ik het geplaatst.

Het kathode materiaal is anders dan normale accu's. Wat Marko schrijft, dat is de voornaamste vinding.

Verder in het artikel van C2W:

... er geen vloeibare elektrolyt meer in hoeft ...


En dat lijkt me ook een nieuwe ontwikkeling.

In het persbericht van het ORNL waar het onderzoek is gedaan, staat:

... "Our approach is a complete change from the current battery concept of two electrodes joined by a liquid electrolyte, ...


... combined the new sulfur-rich cathode and a lithium anode with a [also developed] solid electrolyte material ...


"This game-changing shift from liquid to solid electrolytes eliminates the problem of ...



Wat bedoelen ze met een "solid electrolyte"? Wat is dat: een polymeer, een zout, of een andere vaste stof? Of bedoelen ze hiermee dat een vloeibare elektroliet door middel van een soort "gelatine" niet meer vloeit?

Vragen voor de chemici! :D

Veranderd door confusie, 14 juni 2013 - 22:26

Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.

#6

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8935 berichten
  • VIP

Geplaatst op 15 juni 2013 - 11:06

Het is lastig deze vinding op waarde te schatten, omdat de samenvatting niet duidelijk maakt, wat ontdekt is, en we het ook nauwelijks goed kunnen uitzoeken omdat het wetenschappelijk artikel niet kosteloos beschikbaar is.


Ik heb wel toegang ;)

Eigenlijk heb ik er spijt van dat ik het artikel geplaatst heb. Het leek een bijzondere en nuttige ontdekking; vanwege die verleiding, heb ik het geplaatst.


Spijt is nergens voor nodig. De wereld staat er niet door op zijn kop maar het blijft een interessante vinding, en staat niet voor niets in een vooraanstaand tijdschrift. Wat dat betreft ben ik (maar wie ben ik) heel wat gelukkiger met dit artikel en het bijbehorende nieuwsbericht dan met allerlei andere nieuwsberichten over oplaadbare batterijen, waarin minieme verbeteringen die soms niet eens praktisch toepasbaar zijn zodanig worden opgeklopt dat het energieprobleem voorgoed de wereld uit lijkt...

En dat lijkt me ook een nieuwe ontwikkeling.



Niet helemaal; het vaste elektrolyt was er al. Nu is er wel voor het eerst een volledig vaste batterij gemaakt, wat in het geval van lithium-zwavelbatterijen een voordeel is. Een "conventioneel" vloeibaar electrolyt leidt daar tot allerlei nevenreacties die de levensduur van de batterij bekorten.


Wat bedoelen ze met een "solid electrolyte"? Wat is dat: een polymeer, een zout, of een andere vaste stof? Of bedoelen ze hiermee dat een vloeibare elektroliet door middel van een soort "gelatine" niet meer vloeit?



Het materiaal is "nanoporous b-Li3PS4", lithium sulfidofosfaat. Dat is min of meer een zout, dat door de structuur in staat is om lithium-ionen te geleiden. Dit in tegenstelling tot systemen waarbij de ionen door een oplossing gaan (zoals je bijvoorbeeld bij NiMH cellen hebt)

Een vast electrolyt is een uitdaging, omdat de beweeglijkheid van een vast materiaal klein is, en daarmee ook de beweeglijkheid van ionen door zo'n materiaal. De ion-geleidbaarheid van een zout of om het even welke vaste stof is daardoor intrinsiek laag, tenzij je de structuur zodanig maakt dat er bijvoorbeeld kanalen zijn waar de ionen door getransporteerd kunnen worden.

Dergelijke kanalen kunnen ook voor allerlei andere toepassingen nuttig zijn. Als je gaat zoeken op "nanoporous" zul je dan ook een stortvloed aan artikelen tegenkomen. Het is een van de "hot topics" binnen de chemie.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#7

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8797 berichten
  • VIP

Geplaatst op 15 juni 2013 - 12:16

Is het dan een sandwich van 2 'plakjes' vaste materialen die tegen en elkaar aan zitten waar de litium ionen op een of andere manier tussen kunnen bewegen bij (ont)laden van de batterij?
Victory through technology





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures