یک گروه تحقیقاتی نشان داد که نانوذرات Li10GEP2S12 می‌تواند تحول جالب توجهی در باتری‌های لیتیمی ایجاد نماید.
نانوذرات دانسیته انرژی باتری‌های لیتیمی را افزایش دادند
محققان موسسه فناوری ایلینویز (IIT)، آزمایشگاه ملی آرگون و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو باتری لیتیوم حالت جامد در دمای اتاق ساخته‌اند که قابل شارژ بوده و ۱۰۰۰ چرخه شارژ/دشارژ را تحمل کرده و می‌تواند در با نرخ بالایی فعالیت کند. این الکترولیت کامپوزیتی حالت جامد پلیمر و سرامیک، فرآیند ردوکس چهار الکترونی را در باتری لیتیوم-ایر امکان‌پذیر می‌کند. نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در مجله Science منتشر شده است.
محمد اسدی، استادیار رشته مهندسی شیمی در انستیتوی فناوری ایلینویز و نویسنده ارشد مقاله می‌گوید: «طراحی این باتری، این پتانسیل را دارد که یک کیلووات ساعت یا بیشتر را در هر کیلوگرم ذخیره کند که این رقم چهار برابر بیشتر از فناوری باتری لیتیوم یون است که برای سیستم‌های حمل و نقل، به ویژه وسایل نقلیه سنگین مانند هواپیما، قطارها و زیردریایی‌ها انقلابی است.»
یک باتری لیتیوم بر اساس تشکیل لیتیوم اکسید (Li2O) از نظر تئوری می‌تواند چگالی انرژی را که قابل مقایسه با بنزین است، تحویل دهد. تشکیل اکسید لیتیوم شامل یک واکنش چهار الکترونی است که دستیابی به آن از فرآیندهای واکنش یک و دو الکترونی که به ترتیب منجر به سوپراکسید لیتیوم (LIO2) و لیتیوم پراکسید (Li2O2) می‌شوند، دشوارتر است. محمد اسدی می‌گوید: «با استفاده از یک الکترولیت کامپوزیت پلیمری بر اساس نانوذرات Li10GEP2S12 تعبیه شده در یک ماتریس پلیمری پلی اتیلن اکسید اصلاح شده، دریافتیم که Li2O محصول اصلی در یک باتری لیتیوم-هوا با حالت جامد است.»
باتری‌های لیتیومی از نظر چگالی انرژی قابلیت رقابت با بنزین را دارند. با این حال، در اکثر سیستم‌ها، مسیرهای واکنش یا انتقال یک یا دو الکترون را شامل می‌شوند، به ترتیب منجر به پراکسید لیتیوم (Li2O2) یا لیتیوم سوپراکسید (LIO2) می‌شوند.
الکترولیت کامپوزیت تعبیه شده با نانوذرات Li10GEP2S12 هدایت یونی بالا و پایداری چرخه‌ای بالا را از طریق یک فرآیند انتقال چهار الکترون نشان می دهد.
