محققان چینی موفق به ساخت نانوالکترودی برای باتری‌های سولفور لیتیم شدند، دانسیته انرژی این کاتد ۲ تا ۴ برابر بیشتر از کاتدهایی است که تاکنون برای این باتری ساخته شده‌است.
افزایش دانسیته جریان باتری‌های سولفور لیتیم با نانولوله کربنی
فناوری باتری یون لیتیم یکی از مهمترین منابع تامین انرژی تلفن‌های همراه، لب‌تاپ‌ها و دوربین‌ها است. با این حال دانسیته انرژی این باتری‌ها در حال نزدیک شدن به محدوده نظری از پیش تعیین شده آنها است. به نظر می‌رسد باید هر چه سریع‌تر به دنبال جایگزینی برای این باتری‌ها بود که بتواند الکتریسیته با دانسیته بالای انرژی تولید کند. در میان گزینه‌های موجود، باتری‌های سولفور لیتیم دارای دانسیته انرژی ۲۶۰۰ Wh kg-1 است که ۳ تا ۵ برابر باتری‌های یون لیتیم معمولی انرژی تولید می‌کند. بنابراین، این سیستم می‌تواند جایگزینی برای نسل جدید باتری‌ها باشد. گوگرد دارای هدایت الکتریکی بسیار پایین است که رقم هدایت آن در دمای اتاق ۵×۱۰-۳۰ S cm-1 است. بنابراین باید به مقدار ۳۰ تا ۷۰درصد وزنی از یک ماده رسانا نظیر نانولوله کربنی، گرافن، پلیمر رسانا یا کربن متخلخل به آن افزود تا بتواند جریان لازم را تامین کند. اما افزودن مواد نانومقیاس کربنی می‌تواند موجب کاهش دانسیته این باتری‌ها شود.
یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه سینگ‌هوا راهبرد جدیدی برای افزایش گوگرد موجود در این باتری‌ها ارائه کرده است به‌طوری که با استفاده از این روش می‌توان مقدار گوگرد را به ۹۰درصد وزنی رساند. با این کار کاتدی از جنس نانولوله کربنی و گوگرد به‌وجود آمده که دانسیته بسیار بالایی دارد.
این گروه تحقیقاتی کاتد ساخته شده با این روش را مورد بررسی قرار دادند؛ نتایج نشان داد که ظرفیت حجمی این کاتد ۱۱۱۶ میلی‌آمپر ساعت بر سانتیمتر مکعب بوده و دانسیته انرژی حجمی آن نیز ۴۳۴ وات ساعت بر لیتر است. این گروه نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای در نشریه Nano Energy به چاپ رساندند.
کیانگ از محققان این پروژه می‌گوید: طراحی باتری‌های سولفور لیتیم با دانسیته جریان بالا برای توسعه ادوات الکترونیکی بسیار حیاتی است. ما از نانولوله‌های کربنی برای ایجاد داربست استفاده کردیم زیرا داربست‌های به‌دست آمده از این ماده بسیار سبک، ارزان و متخلخل بوده و همچنین هدایت الکتریکی بالایی دارد. ما می‌توانیم این نانولوله‌های تراز شده را با طول ۲ تا ۲۰۰ میکرون به‌صورت انبوه و با استفاده از راکتور تولید کنیم که هزینه تولید آن کمتر از ۱۰۰ دلار برای هر کیلوگرم خواهد بود. این نانولوله‌ها را می‌توان به راحتی درون پلیمر پخش کرد، همچنین از آنها می‌توان برای افزایش هدایت الکتریکی ترکیبات گوگردی استفاده کرد.
فی وی از محققان این پروژه می‌گوید: ما روشی ساده، تک مرحله‌ای و قابل استفاده برای تولید انبوه ابداع کردیم که با استفاده از آن می‌توان داربست‌های گوگرد/نانولوله کربنی در دمای اتاق تولید کرد. این کامپوزیت جدید دارای ۹۰درصد گوگرد بوده که قادر به تامین دانسیته انرژی ۱٫۹۸ گرم بر سانتیمتر مکعب است، این رقم ۲ تا ۴ برابر بیشتر از کاتدهای کامپوزیتی کربن/گوگرد است. بنابراین دانسیته انرژی حجمی این کاتد بیشتر از آن چیزی است که تاکنون در مقالات گزارش شده‌است.
