فاصل-مصيدة لبطاريات الكبريت سريع

الأصل: "Synergistic effects of ferromagnetic elements and LAGP solid electrolyte in suppressing and trapping polysulfide shuttle transfers in lithium-sulfur batteries"
arXiv:2601.16544 · 2026-01-23 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
طلاء رقيق على الغشاء يمنع البطارية من فقدان سعتها.

في بطارية الليثيوم-الكبريت، يميل الكبريت إلى الذوبان والانتقال إلى القطب الآخر، فتفقد البطارية شحنتها خلال عشرات الدورات. لاحتواء هذا الهروب، يوضع غشاء فاصل بين القطبين. الغشاء البولي إيثيليني العادي يسمح بمرور أيونات الليثيوم، لكن جزيئات الكبريت تتسلل معها أيضًا.

الباحثون كسوا هذا الغشاء بطبقات رقيقة: النيكل والكوبالت وسيراميك LAGP الذي يوصل أيونات الليثيوم، مثل ممر للرسل. طُبقت الطلاءات بالرش بحزمة أيونية، كالطلاء بالرش من علبة، لكن بجسيمات بحجم الذرات. ثم اختبروا في خلية ذات إلكتروليت سائل مدى قدرة الغشاء على احتجاز الكبريت.

أفضل نتيجة كانت مع شطيرة من السيراميك والكوبالت: فقد احتجزت جزيئات الكبريت ولم تتحلل بمرور الوقت. أما النيكل وحده فسرعان ما تراجع، ربما بسبب تفاعلات جانبية أو تقشر. وإدراج النيكل مباشرة في البولي إيثيلين لم يغير شيئًا تقريبًا.

الكبريت في هذه البطارية أرخص وأخف من الكوبالت في بطاريات الليثيوم أيون العادية، لذلك تعد بطاريات الليثيوم-الكبريت بسعة أكبر مقابل تكلفة أقل.

الغشاء المغطى بالسيراميك والكوبالت يعمل كبوابة دوارة تسمح فقط لأيونات الليثيوم بالمرور وتحجب الكبريت. هذا يطيل عمر البطارية ويقربها من الإنتاج الضخم.

الكبريت من أرخص مواد البطاريات: فهو متوفر بكثرة في مخلفات تكرير النفط، وثنائي الليثيوم-الكبريت نظريًا يخزن طاقة أكبر بعدة مرات لكل كيلوغرام مقارنة ببطارية الليثيوم أيون العادية.

العلماء
Charles-Augustin de Coulomb
المفاهيم
كهرل صلب بطارية الحالة الصلبة بطارية صوديوم ليثيوم