“Débloquer l'Avenir Prometteur : Explorer les Avancées et le Potentiel des Batteries Lithium-Soufre”

Les batteries lithium-ion commercialement utilisées sont principalement composées d'une cathode, d'un séparateur d'anode et d'un électrolyte. Les batteries lithium-ion sont installées dans les smartphones, les outils électriques et les VE. Elles utilisent une solution électrolytique liquide.

Malgré leur utilisation à grande échelle et les améliorations deBatterie lithium-iontechnologie, elles présentent également des inconvénients familiers, tels que la surchauffe et les problèmes d'approvisionnement en matières premières. Des recherches sont en cours sur ces problèmes en testant de nouveaux matériaux dans la construction des batteries. L'un de ces matériaux est le soufre, en raison de son abondance extrême dans la nature, un sous-produit de l'industrie pétrolière. Le matériau est également rentable et a la capacité de contenir plus d'énergie que les batteries traditionnelles à base de lithium-ion.

La taille du marché mondial des batteries au soufre devrait croître avec un TCAC de 17,69 %, atteignant 2,699 milliards de dollars américains d'ici 2031, contre 517,4 millions de dollars en 2021.

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Composants d'une batterie–

Électrodes– L'électrode qui libère des électrons pendant la décharge est une anode ; l'électrode qui absorbe les électrons est la cathode. Elles stockent le lithium. L'électrolyte transporte les ions lithium chargés positivement (c'est-à-dire qu'un ion est une particule électriquement chargée produite pour donner un ion positif ou négatif en retirant ou en ajoutant des électrons d'un atome neutre) de l'anode vers la cathode et vice versa à travers le séparateur. Le mouvement des ions lithium crée des électrons libres dans l'anode, créant une charge qui fait circuler le courant électrique à travers un appareil alimenté. Les électrodes sont responsables de la performance de base de la batterie.

Séparateur et Électrolyte– Ces deux éléments déterminent la sécurité d'une batterie. Le séparateur sert de barrière physique entre la cathode et l'anode, empêchant le flux direct d'électrons entre elles, bloquant le flux d'électrons à l'intérieur de la batterie, ne laissant que les ions les traverser.

L'électrolyte transfère les ions (particules porteuses de charge) entre les deux électrodes de la batterie, ce qui provoque la charge et la décharge de la batterie.

Défi dans l'utilisation pratique des batteries Lithium-Soufre

La charge de la batterie Li-S entraîne une accumulation de matériau (polysulfure) qui s'écoule ensuite et se dissout dans l'électrolyte, provoquant sa corrosion. Désigné par les chercheurs comme l'effet de navette polysulfure, il réduit la durée de vie de la batterie.

Pour empêcher la navette polysulfure, les scientifiques ont commencé par placer une couche intermédiaire redox-inactive entre les électrodes. Cependant, cela a fini par prendre de la place supplémentaire dans la batterie, réduisant la capacité de stockage de la batterie et n'a pas suffisamment réduit la navette. Par la suite, les chercheurs ont développé une couche intermédiaire active poreuse contenant du soufre, par opposition à une couche redox-inactive (c'est-à-dire qu'elle ne subit pas de réactions similaires à celles de l'électrode). Les résultats ont montré que la capacité a été multipliée par trois et que les batteries avec une couche intermédiaire active ont maintenu une capacité élevée sur plus de 700 cycles de charge-décharge.

Développements récents sur le marché des batteries au soufre

Septembre 2022: NGK Insulators, Ltd a obtenu un contrat pour un système sodium-soufre de 11,4 MW/69,6 MWh. Le système sera déployé à la station GNL de Tsu dans la préfecture de Mie, au Japon.

Janvier 2022: Lyten Inc. et le département américain de la Défense ont signé un accord. Cet accord vise à améliorer les batteries lithium-soufre à des fins commerciales et de sécurité nationale.

Les Avantages du Lithium-Soufre-

Conclusion

Les batteries lithium-ion atteignent leurs progrès technologiques. Les batteries Li-S sont apparues comme une solution aux limitations des batteries lithium-ion traditionnelles. Les chercheurs cherchent à résoudre le défi actuel de la courte durée de vie de la batterie causée par la navette de polysulfure, en employant des électrolytes à l'état solide (EES) de sulfure. Les batteries Li-S ont une énergie haute densité, une sécurité améliorée, une rentabilité et le soufre utilisé dans les batteries est un sous-produit industriel.

Auteur : Abhishek Saini

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