สร้างแคโทดกำมะถันชุบนิกเกิลเพื่อจ่ายไฟให้กับแบตเตอรี่ความจุสูงและต้นทุนต่ำ

ไถหนานไต้หวัน16 ก.พ. 2566 /พีอาร์นิวส์ไวร์/ — แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีการใช้งานที่หลากหลาย เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานสูงและน้ำหนักค่อนข้างต่ำ ด้วยความนิยมที่เพิ่มขึ้นของรถยนต์ไฟฟ้าและความต้องการโซลูชันการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน ความต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงคาดว่าจะเพิ่มขึ้น ในเรื่องนี้ จำเป็นต้องเปลี่ยนจากโลหะหายากและมีราคาแพงที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่เหล่านี้ในปัจจุบัน

กำมะถันได้รับการระบุว่าเป็นทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับนิกเกิลและโคบอลต์

ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ในแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน เป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับที่ 10 ของโลก เก็บความจุได้มากถึง 10 เท่า และมีความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่าแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน 2-3 เท่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากธรรมชาติของฉนวน 

แบตเตอรี่มักถูกห่อหุ้มด้วยโพลิเมอร์นำไฟฟ้าหรือโฮสต์คาร์บอน ซึ่งจะทำให้ปริมาณกำมะถันและความสามารถในการเก็บประจุของแบตเตอรี่ลดลง ขณะนี้ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารวิศวกรรมเคมีเมื่อวันที่ 1 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2565นักวิจัยจาก National Cheng Kung University (NCKU) ประเทศไต้หวันได้พัฒนาวิธีการทางเคมีเพื่อเคลือบอนุภาคกำมะถันด้วยนิกเกิล ส่งผลให้เกิดนาโนคอมโพสิตกำมะถันชุบนิกเกิลสำหรับแคโทดที่มี มีกำมะถันสูงประมาณ 74%

นอกจากกิจกรรมทางไฟฟ้าสูงแล้ว นิกเกิลยังมีค่าการนำไฟฟ้าสูง

ลดความต้านทานของแคโทดเมื่อเติมลงในแคโทดกำมะถัน เพิ่มการกักเก็บโพลีซัลไฟด์ และอำนวยความสะดวกในปฏิกิริยารีดอกซ์ของวัสดุแข็ง เพื่อนำคุณลักษณะของวัสดุเหล่านี้ไปใช้ในการปรับปรุงเคมีไฟฟ้าลิเธียม-ซัลเฟอร์ เรา Dr. Sheng-Heng Chungผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาวัสดุศาสตร์และวิศวกรรม NCKU และผู้เขียนนำของการศึกษาใช้กำมะถันชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้าเป็นวัสดุที่ใช้งานอยู่ในแคโทดซัลเฟอร์เคมีไฟฟ้าในวิธีนี้ อนุภาคกำมะถันจะถูกเตรียม

ในขั้นต้นสำหรับการสะสมของนิกเกิลผ่านกระบวนการทำให้ไวต่อการกระตุ้นและการกระตุ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเติมอนุภาคกำมะถันลงในสารละลายที่ประกอบด้วยดีบุกและแพลเลเดียมคลอไรด์ ในระหว่างการกระตุ้นอาการแพ้ อนุภาคกำมะถันจะดูดซับไอออนของดีบุก (Sn 2+ ) 

ซึ่งต่อมาจะถูกออกซิไดซ์ในกระบวนการกระตุ้นเพื่อสร้าง (Pd 0) ชั้นกระตุ้นบนพื้นผิวอนุภาคกำมะถัน ต่อจากนั้น ไอออนของนิกเกิลจากเกลือนิกเกิลจะถูกรีดิวซ์บนผิวอนุภาคกำมะถันเพื่อสร้างนาโนคอมโพสิตกำมะถันชุบนิกเกิลที่มีปริมาณกำมะถันสูง แคโทดถูกสร้างขึ้นโดยการกระจายนาโนคอมโพสิทในอิเล็กโทรไลต์เหลวและหล่อหยดลงบนตัวสะสมกระแส การนำไฟฟ้าสูงของนิกเกิลและความสามารถในการเก็บประจุที่ดีของกำมะถันทำให้ได้แคโทดที่มีคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าที่เหนือกว่า