Anonim

Polimer berbasis belerang membuka pintu ke kelas baru baterai

Ilmu

James Holloway

19 April 2013

2 gambar

Sepotong cawan dari polimer berbasis sulfur di sebelah tumpukan serbuk sulfur (sangat kecil) (Foto: Jared Griebel / Pyun lab, departemen kimia dan biokimia Universitas Arizona)

Apakah sulfur adalah produk sampingan atau produk limbah dari penyulingan minyak dan pembakaran batu bara tergantung pada bagaimana Anda mengirisnya. Tentu saja, banyak sulfur yang dapat digunakan untuk memproduksi asam sulfat, pupuk dan bahan kimia lainnya, tetapi sebagian lagi dibiarkan terakumulasi pada timbunan yang harganya mahal (karena kebutuhan untuk menetralisir limpasan asam). Para peneliti di Universitas Arizona berpikir bahwa lebih banyak sulfur yang suatu hari nanti dapat digunakan berkat proses kimia baru yang menggunakan belerang untuk membuat polimer. Bahan baru ini dapat menghasilkan generasi baru baterai lithium-sulfur yang lebih ringan dan lebih efisien, kata para peneliti.

Co-author Jared Griebel menghitung bahwa setiap 19 galon bensin yang dihasilkan menyisakan setengah pon (230 gram) belerang sebagai produk limbah. Dari 60 juta ton sulfur yang diproduksi setiap tahun, 7 juta ton surplus untuk kebutuhan.

Stok sulfur di fasilitas pengolahan Syncrude di Alberta, Kanada (Foto: David Dodge / The Pembina Institute)

Sadar akan semua sulfur yang duduk diam, peneliti utama, ahli kimia Jeffrey Pyun, mengatur sendiri masalah menyelidiki bagaimana "sampah transportasi" (seperti yang dia sebut limbah sulfur) mungkin digunakan untuk membuat jenis baru lithium baterai -sulfur (Li-S). Pendekatan baru adalah menggunakan sulfur cair untuk membuat polimer yang dapat dibentuk, suatu penggunaan yang sulfurnya tidak cocok karena keengganannya untuk membentuk rantai polimer.

Para peneliti mengidentifikasi lebih dari 20 bahan kimia yang dianggap paling mungkin untuk memolimerisasi sulfur, dan mengatur tentang menguji mereka satu per satu, dengan melarutkannya dalam belerang cair. Yang pertama mereka coba, komonomer styinic divinylic, kebetulan yang terbaik dari yang banyak. Hanya jumlah yang relatif kecil dari bahan kimia ini perlu digunakan, yang mengarah ke peneliti penamaan proses mereka vulkanisasi terbalik (sebagai vulkanisasi melibatkan menambahkan sejumlah kecil belerang untuk karet untuk daya tahan). Litografi sorotan digunakan untuk membuat film dari materi.

Para peneliti melaporkan bahwa polimer sulfur menunjukkan "sifat elektrokimia sebanding dengan unsur sulfur, " dengan kapasitas spesifik 823 mAh / g setelah 100 siklus pengisian, tetapi dengan manfaat tambahan yang mudah larut dan meleleh (tidak seperti unsur sulfur). Kapasitas spesifik yang tercatat dianggap sebagai yang tertinggi untuk bahan polimerik.

Meskipun itu bukan peluru perak langsung dalam meningkatkan kinerja baterai Li-S, itu berharap bahwa pengembangan dapat mengarah ke kelas baru aplikasi baterai di masa depan. Para peneliti menyarankan bahwa material baru itu juga dapat digunakan untuk aplikasi optik.

Penelitian tim itu diterbitkan dalam Nature Chemistry pada 14 April.

Sumber: Universitas Arizona

Stok sulfur di fasilitas pengolahan Syncrude di Alberta, Kanada (Foto: David Dodge / The Pembina Institute)

Sepotong cawan dari polimer berbasis sulfur di sebelah tumpukan serbuk sulfur (sangat kecil) (Foto: Jared Griebel / Pyun lab, departemen kimia dan biokimia Universitas Arizona)

Direkomendasikan Pilihan Editor