Lithium-Sulfur-batterij, de stijgende batterij van de volgende generatie.
De oplaadbare batterijen kunnen op basis van hun materialen in verschillende typen worden gecategoriseerd. Momenteel zijn lithium-ionbatterijen de meest gebruikte batterijen. Sinds het voor het eerst werd gecommercialiseerd in 1991, hebben lithium-ionbatterijen zelfs in 2022 verschillende velden onderzocht.
Omdat de batterij echter behoefte heeft aan elektrische voertuigen en ESS, is de wereld op zoek naar batterijen van de volgende generatie. Een van de toekomstige batterijen die aandacht trekken, is de lithium-zwavelbatterij.
Lithium-Sulfur-batterijen gebruiken zwavel als kathode en lithiummetaal als anode. Zwavel gebruikt als kathode voor lithium-zwavelbatterijen is minder duur dan kobalt gebruikt in lithium-ionbatterijen. Omdat de zwavelkathode en lithiumanode een lage dichtheid en hoge capaciteit per gewicht hebben dan lithium-ionbatterijen, kan de energiedichtheid van de batterij tweevoudig worden (> 500Wh/kg).
Met andere woorden, de lithium-sulfur-batterij stijgt als een batterij van de volgende generatie, omdat deze een hoge capaciteit tegen een lagere prijs kan bieden.
Lithium-ionbatterijen laden en ontlading als lithiumionen reizen tussen de kathode en anode, terwijl lithium-zwavelbatterijen elektrische energie genereren door de `geleidelijke overgang van zwavel. 'In lithium-zwavelbatterijen vormen acht zwavelatomen een ring en trigger een reductiereactie.
De ring wordt geleidelijk verkort en wordt een lineaire structuur van lithiumsulfide, waardoor energie wordt vrijgelaten. Omdat het kan worden verminderd totdat één zwavelatoombindingen met twee lithiumionen, kan een grote hoeveelheid lithium worden geoxideerd. Tijdens het opladen vindt de oxidatiereactie plaats in de omgekeerde volgorde, waardoor lithiumsulfide wordt omgezet in zwavel.
Lithium-Sulfur-batterijen hebben veel voordelen, waaronder concurrerende prijs, omdat het veel beschikbaar en goedkope zwavel gebruikt. Het heeft ook een hoog gewichtsverminderingspotentieel vanwege het hebben van twee keer meer energiedichtheid per gewicht dan lithium-ionbatterijen. Omdat het geen zeldzame metalen zoals kobalt of nikkel gebruikt, is het ook milieuvriendelijk en kan het worden gebruikt in toekomstige mobiliteitsmachines zoals drones of vliegtuigen.
In 2020 installeerde LG Energy Solution in feite een lithium-zwavelbatterij in een hoogwaardige langdurige (Hale) op zonne-energie op zonne-energie onbemande luchtvaartuigen (UAV) ontwikkeld door het Korea Aerospace Research Institute (KARI). Het presteerde met succes goed in een testvlucht op de hoogst mogelijke hoogte in de stratosfeer gedurende 13 uur.
Dit bevestigt dat de batterij stabiele prestaties vertoont, zelfs in extreme omgevingen bij een temperatuur van -70 graden Celsius en met een zeer lage atmosferische druk die slechts 1/25 van het grondniveau is.
De lithium-Sulfur-batterij is al gepatenteerd door Amerikaanse wetenschappers Herbert Danuta en Ulam Juliusz in 1962. De commerciële toepassing was echter tot nu toe geen fruit vanwege enkele technische problemen. Afgelopen april, tijdens de batterijdag 2021, kondigde LG Energy Solution zijn plannen aan om vanaf 2025 lithium-zwavelbatterijen te commercialiseren, waarbij de aandacht van veel mensen werd getrokken.
Bij commercieel worden verwacht, wordt verwacht dat lithium-zwavelbatterijen de URM (stedelijke luchtmobiliteit) van voeden. Het is misschien niet ver in de toekomst wanneer LG Energy Solution de drone-industrie bedient met zijn lithium-zwavelbatterijtechnologie.
De afbeeldingen die we meestal zien in sci-fi-films met vliegende auto's of luchttaxi's in drukke steden kunnen eerder een realiteit worden dan we denken. Hoe geweldig zou het zijn als de dag komt!
