Bateriile litiu-sulf par să fie succesoarele ideale ale vechilor baterii litiu-ion. În teorie, acestea ar putea să înmagazineze de 5 ori mai multă energie, în funcție de greutate. Cele ușoare sunt ideale pentru construcția avioanelor electrice.
Firmele Sion Power și Oxis Energy au început să testeze bateriile litiu-sulf în construcția avioanelor. Acestea vor fi mai ieftine datorită folosirii sulfului în locul metalelor rare, utilizate în catodul din prezent.
Tehnologia nu este comercializată încă, datorită duratei scurte de viață a bateriilor. Catodul începe să se defecteze după doar 40 sau 50 de încărcări.
Proiectând o nouă structură de catod robust, cercetătorii au construit o baterie litiu-sulf care poate fi reîncărcată de câteva sute de ori. Celulele au o capacitate energetică de patru ori mai mare decât cele din litiu-ion, care, în mod normal, înmagazinează de la 150 până la 200 Wh/kg. Aceasta ar fi capabilă să alimenteze un telefon timp de cinci zile sau să mărească de patru ori autonomia mașinilor electrice.
Este puțin probabil să se întâmple asta, deoarece capacitatea energetică scade când celulele sunt puse laolaltă, în acumulatori. Cu toate acestea, echipa se așteaptă ca nivelul vânzărilor acumulatoarelor să se dubleze atunci când noul acumulator va fi introdus pe piață.
Shaibani, un inginer mecanic și aerospațial de la Universitatea Monash din Australia, asociază catodul din sulf, din bateriile litiu-sulf, cu un muncitor suprasolicitat, care lucrează din greu. Acesta poate suporta mult, dar treaba solicitată cauzează stres și afectează productivitatea. Astfel, în timpul descărcării, catodul se înmoaie în cantități mari de ioni de litiu, formând sulfură de litiu. În timpul procesului, aceasta absoarbe cantități enorme, iar apoi se contractă când ionii pleacă în timpul încărcării bateriei. Acest schimb de volum repetat distruge catodul.
Shaibani a venit cu ideea de a-i da acestui muncitor suprasolicitat puțin spațiu ca să respire. Ea a făcut asta reducând numărul legăturilor din catod. Sulful nu este conductor electric, așa că cercetătorii au adăugat carbon, care a format conexiuni cu sulful. Ea explică: „legăturile creează o rețea continuă, densă, lăsând volumul liber limitat”.
Controlând cu grijă modul în care aceste conexiuni se formează, ea a realizat o rețea care folosește mai puține legături pentru a aduce împreună particulele de sulf și carbon. Ea explică: „Aceasta lasă un spațiu mai mare pentru acomodarea schimbărilor în structură”. În urma acestei rețele, electrodul de sulf își menține integritatea pe parcursul reîncărcărilor.
Perioada de viață a bateriei scade atunci când celulele devin mai mari. Acumulatoarele echipei au rezistat pentru 100 de cicluri de încărcare-descărcare. Shaibani spune că: „Pentru a atinge ținta de 500 de cicluri, este vital să se descopere noi modalități de stabilizare a electrozilor de litiu”.
Echipa de la Monash speră să introducă pe piață un produs final în 2-4 ani. Echipa intenționează să facă prototipuri mai mari pentru a le testa pe mașini și rețele solare din Australia, pe parcursul anului 2020.