Lityum-sülfür pil sayfasının kaynağını görüntüle

'''Lityum-sülfür pil''' (Li-S pil) bir tür [[Akümülatör|şarj edilebilir pildir]]. Yüksek özgül enerjisi ile dikkat çekmektedir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Liquid electrolyte lithium/sulfur battery: Fundamental chemistry, problems, and solutions|yazarlar=Zhang|sayfalar=153-162|çalışma=Journal of Power Sources|yıl=2013|cilt=231|doi=10.1016/j.jpowsour.2012.12.102}}</ref> [[Lityum]]un düşük [[atom ağırlığı]] ve [[Kükürt|kükürdün]] orta derecede atom ağırlığı, Li-S pillerin nispeten hafif (yaklaşık olarak suyun yoğunluğu) olduğu anlamına gelir. Ağustos 2008'de [[Airbus Zephyr|Zephyr 6]] tarafından en uzun ve en yüksek irtifa insansız güneş enerjisiyle çalışan uçak uçuşunda kullanıldılar.<ref>Amos, J. (24 August 2008) [http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7577493.stm "Solar plane makes record flight"] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20190918031327/http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7577493.stm |tarih=18 Eylül 2019 }} ''BBC News''</ref>

Lityum-sülfür piller yüksek enerji yoğunlukları ve düşük maliyetleri nedeniyle ilgi odağı oldu. [[Lityum iyon pil]]lerde yaygın olarak kullanılan [[kobalt]]ın yerini bunlarda [[kükürt]] alır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=http://pdf-s3.xuebalib.com:1262/3p53gUMPTEVW.pdf|başlık=Challenges and Prospects of Lithium–Sulfur Batteries|arşivtarihi=3 Ocak 2020|arşivurl=https://web.archive.org/web/20200103201726/http://pdf-s3.xuebalib.com:1262/3p53gUMPTEVW.pdf|yazarlar=Manthiram|sayı=5|sayfalar=1125-1134|çalışma=Acc. Chem. Res.|yıl=2013|cilt=46|pmid=23095063|doi=10.1021/ar300179v}}</ref> Li–S piller, 550 [[Kilowatt saat|Wh]]/[[Kilogram|kg]] mertebesinde [[enerji yoğunluğu]] sunarlarken{{Boşluklar}} lityum iyon pillerde bu 150 {{Ndash}} 260 wh/kg aralığında kalır.{{Boşluklar}}

1.500'e kadar şarj-deşarj döngüsüne sahip Li–S piller 2017'de sergilendi,<ref>{{Web kaynağı|url=https://oxisenergy.com/technology/|başlık=OXIS Energy's Lithium-Sulfur Battery Technology|arşivtarihi=28 Haziran 2017|arşivurl=https://web.archive.org/web/20170628172832/https://oxisenergy.com/technology/}}</ref> ancak ticari ölçekte ve zayıf elektrolit ile döngü ömrü testleri tamamlanmadı. 2021'in başlarında hiçbiri ticari olarak mevcut değildi.

Kabulü yavaşlatan sorunlar arasında, aktif malzemenin katottan kademeli olarak sızmasından sorumlu olan ve çok az yeniden şarj döngüsüne neden olan polisülfit "mekik" etkisi yer alır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Shuttle phenomenon – The irreversible oxidation mechanism of sulfur active material in Li–S battery|yazarlar=Diao|tarih=August 2013|dil=İngilizce|sayfalar=181-186|çalışma=Journal of Power Sources|cilt=235|doi=10.1016/j.jpowsour.2013.01.132}}</ref> Ayrıca, kükürt katotları düşük iletkenliğe sahiptir ve aktif kütlenin kapasiteye katkısını kullanmak için bir iletken madde için ekstra kütle gerektirir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=The rise of lithium–selenium batteries|yazarlar=Eftekhari|sayfalar=14-29|çalışma=Sustainable Energy & Fuels|yıl=2017|cilt=1|doi=10.1039/C6SE00094K}}</ref> S'den Li{{sub|2}}S'ye dönüşüm sırasında katodunun hacimsel genişlemesi ve ihtiyaç duyulan büyük miktarda elektrolit de diğer sorunlardır.

== Tarih ==
Li{{Ndash}}S piller, Herbert ve Ulam'ın anodik malzeme olarak lityum veya lityum alaşımları, katodik malzeme olarak kükürt ve alifatik doymuş [[Amin (kimya)|aminlerden]] oluşan bir elektrolit kullanan birincil pilin patentini aldığı 1960'larda icat edildi.<ref>{{Patent kaynağı|country=US|number=3043896|title=Electric dry cells and storage batteries|status=patent|fdate=1958-11-24|pridate=1957-11-26|gdate=1962-07-10|invent1=Danuta, Herbert|invent2=Juliusz, Ulam}}</ref><ref>{{Patent kaynağı|country=US|number=3532543|title=Battery employing lithium - sulphur electrodes with non-aqueous electrolyte|status=patent|fdate=1968-02-21|pridate=1968-02-21|gdate=1970-10-06|invent1=Nole, Dominick A.|invent2=Moss, Vladimir}}</ref> Birkaç yıl sonra teknoloji, 2.35-2.5 V'luk bir pil veren PC, [[DMSO]] ve [[Dimetilformamid|DMF]] gibi organik çözücülerin piyasaya sürülmesiyle geliştirildi.<ref>{{Patent kaynağı|country=US|number=3413154|title=Organic electrolyte cells|status=patent|fdate=1966-03-23|pridate=1966-03-23|gdate=1968-11-26|invent1=Mlarur, Rao|invent2=Bhaskara, Lakshmanar}}</ref> 1980'lerin sonunda, elektrolit çözücü olarak eterleri, özellikle DOL'u kullanan şarj edilebilir bir Li{{Ndash}}S pili gösterildi.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Rechargeable lithium–sulfur battery (extended abstract)|yazarlar=Peled|tarih=May 1989|sayı=3–4|dil=İngilizce|sayfalar=269-271|çalışma=Journal of Power Sources|cilt=26|doi=10.1016/0378-7753(89)80133-8}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Lithium-Sulfur Battery: Evaluation of Dioxolane-Based Electrolytes|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-the-electrochemical-society_1989-06_136_6/page/n42|yazarlar=Peled|tarih=1989|sayı=6|dil=İngilizce|sayfalar=1621-1625|çalışma=Journal of the Electrochemical Society|cilt=136|doi=10.1149/1.2096981|ilk=E.}}</ref>

2020'de Manthiram, ticari kabulü sağlamak için gereken kritik parametreleri belirledi.<ref name="sulfur">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Lithium-Sulfur Batteries: Attaining the Critical Metrics|yazarlar=Bhargav|sayı=2|sayfalar=285-291|çalışma=Joule|yıl=2020|cilt=4|doi=10.1016/j.joule.2020.01.001}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Rechargeable Lithium–Sulfur Batteries|yazarlar=Manthiram|sayı=23|sayfalar=11751-11787|çalışma=Chemical Reviews|yıl=2014|cilt=114|pmid=25026475|doi=10.1021/cr500062v}}</ref> Spesifik olarak, Li-S pillerin >5'mg cm <sup>−2</sup> lik bir kükürt yüklemesi, karbon içeriği <%5, elektrolit-kükürt oranı <5 μL mg- <sup>1</sup>, elektrolit-kapasite oranı <5 μL (mA h) <sup>−1</sup> ve negatiften pozitife kese tipi hücrelerde kapasite oranı <5 'ne ulaşması gerekirdi.<ref name="sulfur" />

2021 yılında araştırmacılar, anodu kirleten katotlardan polisülfit zincirlerinin salınmasını önleyen şeker bazlı bir anot katkı maddesinin kullanıldığını duyurdu. Bir prototip hücre, 700 mAh/g kapasiteli 1.000 şarj döngüsü gösterdi.<ref>{{Web kaynağı|url=https://newatlas.com/energy/sugar-doped-lithium-sulfur-battery-capacity/|başlık=Sugar-doped lithium sulfur battery promises up to 5 times the capacity|erişimtarihi=20 Eylül 2021|tarih=13 Eylül 2021|dil=en-US|çalışma=New Atlas|ilk=Nick|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210920212949/https://newatlas.com/energy/sugar-doped-lithium-sulfur-battery-capacity/|arşivtarihi=20 Eylül 2021|ölüurl=hayır}}</ref>

2022'de, polisülfit hareketini azalttığı (anodu koruduğu) ve şarj/deşarj sürelerini azaltmak için lityum iyon transferini kolaylaştırdığı iddia edilen bir ara katman tanıtıldı.<ref>{{Web kaynağı|url=https://newatlas.com/energy/porous-battery-layer-lithium-sulfur/|başlık=Porous battery layer pulls once-a-week EV charging a step closer|erişimtarihi=1 Mart 2022|tarih=28 Şubat 2022|dil=en-US|çalışma=New Atlas|ilk=Nick|arşivurl=https://web.archive.org/web/20220301071632/https://newatlas.com/energy/porous-battery-layer-lithium-sulfur/|arşivtarihi=1 Mart 2022|ölüurl=hayır}}</ref> Yine o yıl, araştırmacılar [[hücre zarı]] benzeri ağlar halinde biçimlendirilmiş aramid nanolifleri (nano ölçekli [[Kevlar]] lifleri) kullandılar. Bu, [[dendrit (metalurji)|dendrit]] oluşumunu engelledi. İyon seçiciliği kullanarak, küçük kanalları ağa entegre ederek ve bir elektrik yükü ekleyerek polisülfit mekiği ele aldı.<ref>{{Web kaynağı|url=https://newatlas.com/energy/kevlar-fibers-lithium-sulfur-battery-five-times-capacity/|başlık=Kevlar fibers fortify lithium-sulfur battery with 5x capacity of Li-ion|erişimtarihi=7 Nisan 2022|tarih=17 Ocak 2022|dil=en-US|çalışma=New Atlas|ilk=Nick|arşivurl=https://web.archive.org/web/20220417185819/https://newatlas.com/energy/kevlar-fibers-lithium-sulfur-battery-five-times-capacity/|arşivtarihi=17 Nisan 2022|ölüurl=hayır}}</ref>

Ayrıca 2022'de [[Drexel Üniversitesi|Drexel Üniversitesi'ndeki]] Araştırmacılar, 4000'den fazla şarj döngüsünde bozulmayan bir prototip lityum kükürt pil üretti. Analiz, pilin 95 santigrat derecenin altında kararsız olduğu düşünülen monoklinik gama fazlı kükürt içerdiğini göstermiştir ve yalnızca birkaç çalışma bu tür kükürtün 20 ila 30 dakikadan daha uzun süre kararlı olduğunu göstermiştir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Stabilization of gamma sulfur at room temperature to enable the use of carbonate electrolyte in Li-S batteries|yazarlar=Pai|tarih=10 Şubat 2022|sayı=1|sayfa=17|çalışma=Communications Chemistry|cilt=5|pmc=9814344|pmid=36697747|doi=10.1038/s42004-022-00626-2|ilk=Rahul}}</ref>

== Kimya ==
Li-S hücresindeki kimyasal işlemler, deşarj sırasında [[anot]] yüzeyinden lityum çözünmesini (ve [[alkali metal]] [[polisülfit]] [[Tuz (kimya)|tuzlarına]] dahil edilmesini) ve şarj olurken anoda ters lityum [[Elektrokaplama|kaplamayı]] içerir.<ref>Tudron, F.B., Akridge, J.R., and Puglisi, V.J. (2004) [https://web.archive.org/web/20180403174217/http://www.sionpower.com/pdf/articles/PowerSources2004.pdf "Lithium-Sulfur Rechargeable Batteries: Characteristics, State of Development, and Applicability to Powering Portable Electronics"] (Tucson, AZ: Sion Power)</ref>

=== Anot ===
[[Anot|Anodik]] yüzeyde, deşarj sırasında elektronların ve lityum iyonlarının üretimi ve şarj sırasında elektrodepozisyon ile metalik lityumun çözünmesi meydana gelir. Yarı reaksiyon şu şekilde ifade edilir:<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=C8TA01483C|başlık=Recent research trends in Li–S batteries|erişimtarihi=4 Temmuz 2019|yazarlar=Kumar|tarih=2018|sayı=25|dil=İngilizce|sayfalar=11582-11605|çalışma=Journal of Materials Chemistry A|cilt=6|doi=10.1039/C8TA01483C}}</ref>

<chem>Li <=> Li+ + e-</chem>

Lityum pillere benzer şekilde, çözünme / elektrodepozisyon reaksiyonu, lityumun çekirdeklenmesi ve dendritik büyümesi için aktif bölgeler oluşturarak katı elektrolit arayüzünün (SEI) dengesiz büyümesi gibi sorunlara neden olur. Dendritik büyüme, lityum pillerdeki dahili kısa devreden sorumludur ve pilin kendisinin ölümüne yol açar.<ref name=":5">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Lithium–Sulfur Batteries: State of the Art and Future Directions|yazarlar=Ould Ely|tarih=29 Mayıs 2018|sayı=5|dil=İngilizce|sayfalar=1783-1814|çalışma=ACS Applied Energy Materials|cilt=1|doi=10.1021/acsaem.7b00153}}</ref>

=== Katot ===
Li-S pillerde, enerji kükürt [[Katot|katodunda]] (S<sub>8</sub>) depolanır. Deşarj sırasında elektrolitteki lityum iyonları, sülfürün lityum sülfide (Li<sub>2</sub>S) indirgendiği katoda göç eder. Yeniden yükleme fazı sırasında kükürt S<sub>8</sub>'e yeniden oksitlenir. Yarı reaksiyon şu şekilde ifade edilir:

<chem>S + 2Li+ + 2e- <=> Li2S </chem> (E° ≈ 2,15 V - Li / Li<sup>+</sup>)

Lityum sülfide kükürt indirgeme reaksiyonu çok daha karmaşıktır ve aşağıdaki sıraya göre azalan zincir uzunluğunda lityum polisülfitlerin (Li<sub>2S</sub> <sub>''x''</sub>, 2 ≤ ''x'' ≤ 8) oluşumunu içerir:<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=C4TA04727C|başlık=Lithium–sulfur batteries: from liquid to solid cells|erişimtarihi=4 Temmuz 2019|yazarlar=Lin|tarih=2015|sayı=3|dil=İngilizce|sayfalar=18|çalışma=Journal of Materials Chemistry A|cilt=3|doi=10.1039/C4TA04727C}}</ref>

<chem>Li2S8->Li2S6->Li2S4->Li2S2->Li2S</chem>

Nihai ürün, Li<sub>2</sub>S'deki yavaş indirgeme kinetiği nedeniyle aslında saf Li<sub>2</sub>S yerine Li<sub>2</sub>S<sub>2</sub> ve Li<sub>2</sub>S'nin bir karışımıdır.<ref name=":2">{{Akademik dergi kaynağı|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=c2nr33044j|başlık=Lithium/sulfur batteries with high specific energy: old challenges and new opportunities|erişimtarihi=4 Temmuz 2019|yazarlar=Song|tarih=2013|sayı=6|dil=İngilizce|sayfalar=2186-204|çalışma=Nanoscale|cilt=5|pmid=23397572|doi=10.1039/c2nr33044j}}</ref> Bu, lityum iyonlarının anot ve katotlarda [[Enterkalasyon (kimya)|birleştiği]] geleneksel lityum iyon pillerle çelişir. Her kükürt atomu iki lityum iyonunu barındırabilir. Tipik olarak, lityum iyon piller, ana atom başına yalnızca 0,5–0,7 lityum iyon barındırır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=http://www.technologyreview.com/energy/22689/|başlık=Revisiting Lithium-Sulfur Batteries|erişimtarihi=12 Ağustos 2016|yazarlar=Bullis|tarih=22 Mayıs 2009|çalışma=[[Technology Review]]|ilk=Kevin|arşivurl=https://web.archive.org/web/20120415013749/http://www.technologyreview.com/energy/22689/|arşivtarihi=15 Nisan 2012|ölüurl=hayır}}</ref> Sonuç olarak, Li{{Ndash}}S çok daha yüksek bir lityum depolama yoğunluğuna izin verir. Polisülfürler, hücre boşalırken katot yüzeyinde sırasıyla [[Redoks|indirgenir]] :

: {{Chem|S|8}} → {{Chem|Li|2|S|8}} → {{Chem|Li|2|S|6}} → {{Chem|Li|2|S|4}} → {{Chem|Li|2|S|3}}

Hücre şarj olurken gözenekli bir difüzyon ayırıcı boyunca [[katot]]ta kükürt [[polimer]]leri oluşur:

: {{Chem|Li|2|S → {{chem|Li|2|S|2}} → {{chem|Li|2|S|3}} → {{chem|Li|2|S|4}} → {{chem|Li|2|S|6}} → {{chem|Li|2|S|8}} → S|8}}

Bu reaksiyonlar, sodyum-kükürt pilindekilere benzer.

Li{{Ndash}}S pillerin temel zorlukları, kükürdün düşük iletkenliği ve boşaldığında hacminin önemli ölçüde değişmesi ve uygun bir katot bulunması Li{{Ndash}} S pillerin ticarileştirilmesi için ilk adımdır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Cathode Materials for Lithium–Sulfur Batteries: A Practical Perspective|yazarlar=Eftekhari|sayı=34|sayfalar=17734-17776|çalışma=Journal of Materials Chemistry A|yıl=2017|cilt=5|doi=10.1039/C7TA00799J|ilk=A.}}</ref> Bu nedenle, çoğu araştırmacı bir karbon/kükürt katotu ve bir lityum anot kullanır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Improvement of cycle property of sulfur electrode for lithium/sulfur battery|yazarlar=Choi|sayı=1–2|sayfalar=313-316|çalışma=Journal of Alloys and Compounds|yıl=2008|cilt=449|doi=10.1016/j.jallcom.2006.02.098|ilk=Y.J.|yazar3=Kim, K.W.}}</ref> Kükürt çok ucuzdur, ancak pratikte [[Elektriksel özdirenç ve iletkenlik|elektro iletkenliği]] yoktur, 25&nbsp;°C'de 5 {{E|−30}} [[Siemens (birim)|S]]⋅cm <sup>-1.</sup><ref>{{Kitap kaynağı|url=https://archive.org/details/langeshandbookof00lang_1|başlık=Lange's Handbook of Chemistry|sayfalar=[https://archive.org/details/langeshandbookof00lang_1/page/3 3-5]|yer=New York|yayıncı=McGraw-Hill|seri=third|yıl=1985|isbn=9780070161924|editör2=J.A. Dean}}</ref> Bir karbon kaplama, eksik olan elektro iletkenliği sağlar. Karbon nanolifler, daha yüksek maliyet dezavantajıyla etkili bir elektron iletim yolu ve yapısal bütünlük sağlar.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Effects of carbon coating on the electrochemical properties of sulfur cathode for lithium/sulfur cell|yazarlar=Choi|tarih=4 Mart 2008|sayı=2|sayfalar=548-552|çalışma=J. Power Sources|cilt=184|doi=10.1016/j.jpowsour.2008.02.053|ilk=Y. J.|yazar3=Chung, Y. D.|yazar4=Baek, C. Y.}}</ref>

Lityum-kükürt tasarımıyla ilgili bir sorun, katottaki kükürt lityumu emdiğinde, Li<sub>x</sub>S bileşimlerinin hacim genişlemesinin meydana gelmesi ve Li<sub>2</sub>S'nin tahmin edilen hacim genişlemesinin, orijinal sülfürün hacminin yaklaşık %80'i kadar olmasıdır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://www.researchgate.net/publication/269710344|başlık=ReaxFF molecular dynamics simulations on lithiated sulfur cathode materials|yazarlar=Islam|tarih=21 Ocak 2015|sayı=5|dil=İngilizce|sayfalar=3383-3393|çalışma=Phys. Chem. Chem. Phys.|cilt=17|pmid=25529209|doi=10.1039/c4cp04532g}}</ref> Bu, hızlı bozulmanın ana nedeni olan katot üzerinde büyük mekanik gerilimlere neden olur. Bu işlem, karbon ve kükürt arasındaki teması azaltır ve lityum iyonlarının karbon yüzeyine akışını engeller.<ref>Brian Dodson, [https://newatlas.com/lithium-sulfur-battery-energy-density/29907/ "New lithium/sulfur battery doubles energy density of lithium-ion"] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20230620115523/https://newatlas.com/lithium-sulfur-battery-energy-density/29907/ |tarih=20 Haziran 2023 }}, NewAtlas, 1 December 2013</ref>

Lityumlu kükürt bileşiklerinin mekanik özellikleri, lityum içeriğine güçlü bir şekilde bağlıdır ve artan lityum içeriğiyle artar, ancak bu artış lineer değildir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://www.researchgate.net/publication/269710344|başlık=ReaxFF molecular dynamics simulations on lithiated sulfur cathode materials|yazarlar=Islam|yazarları-göster=etal|sayı=5|sayfalar=3383-3393|çalışma=Phys. Chem. Chem. Phys.|yıl=2015|cilt=17|pmid=25529209|doi=10.1039/C4CP04532G}}</ref>

Çoğu Li-S hücresinin birincil eksikliklerinden biri, elektrolitlerle istenmeyen reaksiyonlardır.

S ve {{Chem|Li|2|S}} çoğu elektrolitte nispeten çözünmez iken birçok ara polisülfit çözünür. Çözünen {{Chem|Li|2||S|''n''}} elektrolitlere karışarak geri dönüşümsüz aktif kükürt kaybına neden olur.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Electrochemical properties of lithium sulfur cells using PEO polymer electrolytes prepared under three different mixing conditions|yazarlar=Jeong|sayı=2|sayfalar=745-750|çalışma=J. Power Sources|yıl=2006|cilt=174|doi=10.1016/j.jpowsour.2007.06.108}}</ref>  Oldukça reaktif lityumun negatif bir elektrot olarak kullanılması, yaygın olarak kullanılan diğer tip elektrolitlerin çoğunun ayrışmasına neden olur. Anot yüzeyinde koruyucu bir tabaka olarak [[Teflon]] kullanılması elektrolit stabilitesinde gelişme,<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=http://pdfs.semanticscholar.org/2a78/5bfba40f0395e971d0e1a16b215b6c44d564.pdf|başlık=ReaxFF Reactive Force Field Simulations on the Influence of Teflon on Electrolyte Decomposition during Li/SWCNT Anode Discharge in Lithium-Sulfur Batteries|arşivtarihi=21 Şubat 2019|arşivurl=https://web.archive.org/web/20190221002727/http://pdfs.semanticscholar.org/2a78/5bfba40f0395e971d0e1a16b215b6c44d564.pdf|yazarlar=Islam|sayı=8|sayfalar=E3009-E3014|çalışma=Journal of the Electrochemical Society|yıl=2014|cilt=161|doi=10.1149/2.005408jes}}</ref> LIPON, Li<sub>3</sub>N de umut verici performans sergilemiştir.

== Polisülfid "mekik" ==
Tarihsel olarak, "mekik" etkisi, bir Li{{Ndash}}S pildeki bozulmanın ana nedenidir.<ref name=":1">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Rechargeable Lithium–Sulfur Batteries|yazarlar=Manthiram|tarih=10 Aralık 2014|sayı=23|sayfalar=11751-11787|çalışma=Chemical Reviews|cilt=114|issn=0009-2665|pmid=25026475|doi=10.1021/cr500062v}}</ref> Lityum polisülfit Li<sub>2</sub>S<sub>x</sub> (6≤x≤8), Li{{Ndash}}S piller için kullanılan yaygın elektrolitlerde oldukça çözünür.<ref>{{Kitap kaynağı|url=https://books.google.com/books?id=9HRaDwAAQBAJ|başlık=Chemically Derived Graphene: Functionalization, Properties and Applications|sayfa=224|yayıncı=Royal Society of Chemistry|seri=illustrated|yıl=2018|isbn=978-1-78801-080-1}}</ref> Oluşurlar ve katottan sızarlar ve anoda yayılırlar, burada kısa zincirli polisülfitlere indirgenirler ve tekrar uzun zincirli polisülfitlerin oluştuğu katoda geri yayılırlar. Bu süreç, aktif maddenin katottan sürekli olarak sızmasına, lityum korozyonuna, düşük kulombik verimliliğe ve düşük pil ömrüne neden olur.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Lithium/sulfur batteries with high specific energy: old challenges and new opportunities|yazarlar=Song|tarih=2013|sayı=6|dil=İngilizce|sayfalar=2186-204|çalışma=Nanoscale|cilt=5|issn=2040-3364|pmid=23397572|doi=10.1039/c2nr33044j}}</ref> Ayrıca, "mekik" etkisi, dinlenme durumunda da meydana gelen polisülfitin yavaş çözünmesi nedeniyle Li{{Ndash}} S pillerin karakteristik kendi kendine boşalmasından sorumludur.<ref name=":1" /> Bir Li{{Ndash}} S pilindeki "mekik" etkisi, şarj voltajı platosunun uzatılmasıyla değerlendirilen bir f <sub>c</sub> (0<f <sub>c</sub> <1) faktörü ile ölçülebilir.

''F <sub>c</sub>'' faktörü şu ifade ile verilir:<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://www.researchgate.net/publication/234950370|başlık=Polysulfide Shuttle Study in the Li/S Battery System|yazarlar=Mikhaylik|tarih=2004|sayı=11|dil=İngilizce|sayfalar=A1969|çalışma=Journal of the Electrochemical Society|cilt=151|doi=10.1149/1.1806394}}</ref>

<math>fc =\frac{k_\text{s}q_\text{up}[S_\text{tot}]}{I_c} </math>

burada k''<sub>s</sub>, q<sub>up</sub>, [S<sub>tot</sub> ]'' ve l''<sub>c</sub>'' sırasıyla kinetik sabit, anodik platoya katkıda bulunan özgül kapasite, toplam kükürt konsantrasyonu ve şarj akımıdır.

2022'de<ref name="ReferenceA">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Stabilization of gamma sulfur at room temperature to enable the use of carbonate electrolyte in Li-S batteries|yazarlar=Pai|tarih=10 Şubat 2022|sayı=1|dil=İngilizce|sayfa=17|çalışma=Communications Chemistry|cilt=5|issn=2399-3669|pmc=9814344|pmid=36697747|doi=10.1038/s42004-022-00626-2}}</ref> araştırmacılar, karbon nanoliflerden yapılan bir katodun kullanıldığını bildirdi. Elementel kükürt, nadir ve genellikle yarı kararlı monoklinik y-Kükürt allotropunu oluşturan karbon substrat üzerine biriktirildi (bkz. [[Fiziksel buhar biriktirme]]). Bu allotrop tersinir şekilde {{Chem|Li|2|S}} ile tepki verir ara polisülfitler {{Chem|Li|2|S|x}} oluşmaz. Bu nedenle, oldukça tehlikeli eter bazlı elektrolitler (düşük parlama ve kaynama noktaları) yerine, genellikle bu polisülfitlerle reaksiyona giren karbonat elektrolitler kullanılabilir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b00221|başlık=Solid-State Lithium–Sulfur Batteries Operated at 37 °C with Composites of Nanostructured Li 7 La 3 Zr 2 O 12 /Carbon Foam and Polymer|yazarlar=Tao|tarih=10 Mayıs 2017|sayı=5|dil=İngilizce|sayfalar=2967-2972|çalışma=Nano Letters|cilt=17|issn=1530-6984|pmid=28388080|doi=10.1021/acs.nanolett.7b00221}}</ref>

Başlangıç kapasitesi 800 Ah/kg idi (klasik LiCoO2/grafit pillerin hücre kapasitesi 100 Ah/kg'dır). Sadece çok yavaş bozundu, her döngüde ortalama %0,04 ve 4000 döngüden sonra (%82) 658 Ah/kg'ı korudu.<ref name="ReferenceA"/>

== Elektrolit ==
Geleneksel olarak, Li{{Ndash}}S piller, PP ayırıcının gözeneklerinde bulunan sıvı bir organik elektrolit kullanır.<ref name=":1"/> Elektrolit Li{{Ndash}}S pillerde önemli bir rol oynar ve hem polisülfit çözünmesiyle "mekik" etkisi hem de anot yüzeyindeki SEI stabilizasyonu üzerinde hareket eder. Li-ion pillerde yaygın olarak kullanılan organik karbonat bazlı elektrolitlerin (örn. PC, EC, DEC ve bunların karışımları) Li{{Ndash}}S pillerin kimyası ile uyumlu değildir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Effect of chemical reactivity of polysulfide toward carbonate-based electrolyte on the electrochemical performance of Li–S batteries|yazarlar=Yim|tarih=September 2013|dil=İngilizce|sayfalar=454-460|çalışma=Electrochimica Acta|cilt=107|doi=10.1016/j.electacta.2013.06.039}}</ref> Uzun zincirli polisülfidler, karbonatların elektrofilik bölgelerinde nükleofilik saldırıya uğrayarak [[etanol]], [[metanol]], [[etilen glikol]] ve tiyokarbonatlar gibi yan ürünlerin geri dönüşümsüz oluşumuyla sonuçlanır. Li{{Ndash}}S pillerde geleneksel olarak döngüsel eterler (DOL olarak) veya kısa zincirli eterler ([[Dimetil eter|DME]] olarak) ve ayrıca DEGDME ve TEGDME dahil olmak üzere glikol eter ailesi kullanılır.<ref name=":2a">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=A review of electrolytes for lithium–sulphur batteries|yazarlar=Scheers|tarih=June 2014|dil=İngilizce|sayfalar=204-218|çalışma=Journal of Power Sources|cilt=255|doi=10.1016/j.jpowsour.2014.01.023}}</ref> Yaygın bir elektrolit, DOL:DME 1:1 hacim içinde 1M LiTFSI'dir. (Lityum yüzey pasivasyonu için katkı maddesi olarak %1 w/w di LiNO <sub>3</sub> ile).<ref name=":2a" />

== Emniyet ==
Hücrenin yüksek potansiyel enerji yoğunluğu ve doğrusal olmayan deşarj ve şarj tepkisi nedeniyle, hücre çalışmasını yönetmek ve [[Termal sızıntı|hızlı deşarjı önlemek]] için [[Voltaj regülatörü|voltaj düzenleyicilerle]] birlikte bir [[Mikrodenetleyici|mikro denetleyici]] ve diğer güvenlik devreleri kullanılır.<ref>Akridge, J.R. (October 2001) [https://web.archive.org/web/20180124005809/http://www.sionpower.com/pdf/articles/CellandBatterySafety0602.pdf "Lithium Sulfur Rechargeable Battery Safety"] ''Battery Power Products & Technology''</ref>

== Ticarileştirme ==
2021 itibarıyla çok az şirket teknolojiyi endüstriyel ölçekte ticarileştirmeyi başardı. Sion Power gibi şirketler, lityum kükürt pil teknolojilerini test etmek için [[Airbus Defence and Space]] ile ortaklık kurdu. Airbus Defence and Space, gündüzleri güneş enerjisiyle, geceleri ise lityum kükürt pillerle çalışan prototip Yüksek İrtifa Sözde Uydu (HAPS) uçağını 11 günlük bir uçuş sırasında gerçek yaşam koşullarında başarıyla fırlattı. Test uçuşunda kullanılan piller, Sion Power'ın 350 W⋅h/kg. güç sağlayan Li{{Ndash}} S hücrelerini kullandı.<ref>Kopera, J (September 2014) [https://web.archive.org/web/20170613075533/http://www.sionpower.com/pdf/articles/Sion_Power_Zephyr_Flight_Press_Release_2014.pdf "Sion Power's Lithium-Sulfur Batteries Power High Altitude Pseudo-Satellite Flight"] ''Sion Power Company Press Release''</ref> Sion, başlangıçta 2017'nin sonuna kadar mevcut olacak şekilde toplu üretim sürecinde olduğunu iddia etti; ancak daha yakın zamanlarda, lityum metal pil lehine lityum kükürt pilleri üzerinde çalışmayı bıraktıkları görülebilir.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.businesswire.com/news/home/20161003005315/en/Sion-Power-Delivers-Generation-Battery-Performance-Patented|başlık=Sion Power Delivers Next Generation Battery Performance Through Patented Licerion® Technology|erişimtarihi=4 Ekim 2016|tarih=3 Ekim 2016|arşivurl=https://web.archive.org/web/20161004164150/http://www.businesswire.com/news/home/20161003005315/en/Sion-Power-Delivers-Generation-Battery-Performance-Patented|arşivtarihi=4 Ekim 2016|ölüurl=hayır}}</ref><ref>{{Web kaynağı|url=https://sionpower.com/2018/sion-power-announces-launch-of-its-groundbreaking-licerion-rechargeable-lithium-battery/|başlık=Sion Power Announces Launch of its Groundbreaking Licerion Rechargeable Lithium Battery, Sion Power|çalışma=sionpower.com|erişimtarihi=20 Haziran 2023|arşivurl=https://web.archive.org/web/20230620115522/https://sionpower.com/2018/sion-power-announces-launch-of-its-groundbreaking-licerion-rechargeable-lithium-battery/|arşivtarihi=20 Haziran 2023|ölüurl=hayır}}</ref>

İngiliz firması OXIS Energy, prototip lityum kükürt piller geliştirdi.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.oxisenergy.com/blog/anesco-and-oxis-to-release-lithium-sulfur-battery-storage-by-2016|başlık=Anesco and OXIS to Release Lithium Sulfur Battery Storage by 2016|erişimtarihi=22 Ağustos 2016|tarih=14 Temmuz 2015|yayıncı=OXIS Energy|başlıktürü=press release|arşivurl=https://web.archive.org/web/20160919035853/http://www.oxisenergy.com/blog/anesco-and-oxis-to-release-lithium-sulfur-battery-storage-by-2016|arşivtarihi=19 Eylül 2016|ölüurl=hayır}}</ref><ref>{{Web kaynağı|url=http://oxisenergy.com/blog/oxis-technology-powers-driverless-vehicle-for-the-uk-governments-smart-city/|başlık=OXIS battery powers driverless vehicle for the UK Government's Smart City Gateway programme|erişimtarihi=22 Ağustos 2016|arşivtarihi=29 Nisan 2016|arşivurl=https://web.archive.org/web/20160429232744/http://oxisenergy.com/blog/oxis-technology-powers-driverless-vehicle-for-the-uk-governments-smart-city/|tarih=22 Şubat 2015|yayıncı=OXIS Energy|başlıktürü=press release}}</ref> [[Imperial College London]] ve Cranfield University ile birlikte hücreleri için eşdeğer devre ağı modelleri yayınladılar.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Multi-temperature state-dependent equivalent circuit discharge model for lithium-sulfur batteries|yazarlar=Propp|tarih=12 Ağustos 2016|yazarları-göster=3|sayfalar=289-299|çalışma=J. Power Sources|cilt=328|doi=10.1016/j.jpowsour.2016.07.090}}</ref> [[Danimarka]] Lityum Dengesi ile, öncelikle Çin pazarı için 1,2kWh kapasiteli bir prototip scooter pil sistemi inşa ettiler.{{Boşluklar}}10 kullanarak kWh{{Boşluklar}}Ah Uzun Ömürlü hücreler ve menzilde önemli bir artış ile kurşun asit akülerden %60 daha hafiftir.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.nextbigfuture.com/2016/06/lithium-sulfur-batteries-will-be-first.html|başlık=Lithium Sulfur batteries will be first commercialized by 2018 in electric bikes where energy density will be improved for eventual use in electric cars|erişimtarihi=2 Şubat 2017|tarih=10 Haziran 2016|çalışma=nextbigfuture.com|arşivurl=https://web.archive.org/web/20170203075445/http://www.nextbigfuture.com/2016/06/lithium-sulfur-batteries-will-be-first.html|arşivtarihi=3 Şubat 2017|ölüurl=hayır}}</ref> Ayrıca 3U, 3.000 inşa ettiler{{Boşluklar}}Yalnızca 25 ağırlığında W⋅h Rafa Monte Pil{{Boşluklar}}kg ve tamamen ölçeklenebilir olduğu söylendi.<ref>{{Web kaynağı|url=http://oxisenergy.com/wp-content/uploads/2016/08/OXIS-Rack-Mounted-Battery.pdf|başlık=OXIS Rack-Mounted Battery|erişimtarihi=20 Mayıs 2017|yayıncı=OXIS Energy|arşivurl=https://web.archive.org/web/20180826152407/http://oxisenergy.com/wp-content/uploads/2016/08/OXIS-Rack-Mounted-Battery.pdf|arşivtarihi=26 Ağustos 2018|ölüurl=evet}}</ref> Lityum-Kükürt pillerinin seri üretimde yaklaşık 200 $/kWh'ye mal olacağını iddia ettiler.<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.slideshare.net/e4sv/edinburgh-may16-oxis-energy-ltd-lis-batteries-for-energy-storage-applications|başlık=OXIS Energy Lithium-Sulfur Battery Technology Presentation|erişimtarihi=20 Mayıs 2017|tarih=3 Kasım 2016|yayıncı=OXIS Energy|arşivurl=https://web.archive.org/web/20201112024447/https://www.slideshare.net/e4sv/edinburgh-may16-oxis-energy-ltd-lis-batteries-for-energy-storage-applications|arşivtarihi=12 Kasım 2020|ölüurl=hayır}}</ref> Ancak firma, Mayıs 2021'de iflas (iflas) durumuna girdi.<ref>{{Haber kaynağı|url=https://cen.acs.org/energy/energy-storage-/Oxis-Energy-files-bankruptcy/99/i24|başlık=Oxis Energy files for bankruptcy|erişimtarihi=15 Ağustos 2022|yazarlar=Scott|tarih=26 Haziran 2021|çalışma=[[Chemical & Engineering News]]|ilk=Alex|arşivurl=https://web.archive.org/web/20220815140628/https://cen.acs.org/energy/energy-storage-/Oxis-Energy-files-bankruptcy/99/i24|arşivtarihi=15 Ağustos 2022|ölüurl=hayır}}</ref>

İlk lityum-iyon pili de ticarileştiren [[Sony]], 2020'de lityum-kükürt pilleri piyasaya sürmeyi planladı, ancak 2015'teki ilk duyurudan bu yana herhangi bir güncelleme sağlamadı.<ref>{{Web kaynağı|url=http://asia.nikkei.com/Tech-Science/Tech/Sony-battery-to-offer-40-longer-phone-life|başlık=Sony battery to offer 40% longer phone life|erişimtarihi=22 Ağustos 2016|tarih=17 Aralık 2015|çalışma=Nikkei Asian Review|arşivurl=https://web.archive.org/web/20160812044851/http://asia.nikkei.com/Tech-Science/Tech/Sony-battery-to-offer-40-longer-phone-life|arşivtarihi=12 Ağustos 2016|ölüurl=hayır}}</ref>

Monash Üniversitesi'nin Melbourne, Avustralya'daki Makine ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Almanya'daki Fraunhofer Malzeme ve Işın Teknolojisi Enstitüsü'ndeki ortaklar tarafından üretilen ultra yüksek kapasiteli bir Li-S pil geliştirdi. Pilin bir akıllı telefona beş gün boyunca güç sağlayabileceği iddia ediliyor.<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.theengineer.co.uk/lithium-sulphur-battery/|başlık='World's most efficient lithium-sulphur battery' set for launch|erişimtarihi=9 Ocak 2020|tarih=6 Ocak 2020|çalışma=The Engineer|arşivurl=https://web.archive.org/web/20200107083640/https://www.theengineer.co.uk/lithium-sulphur-battery/|arşivtarihi=7 Ocak 2020|ölüurl=hayır}}</ref>

2022'de Alman Theion şirketi, 2023'te mobil cihazlar ve 2024'e kadar araçlar için lityum-kükürt pilleri piyasaya süreceğini iddia etti.<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.forbes.com/sites/jamesmorris/2022/04/02/sulfur-battery-technology-could-make-electric-cars-go-three-times-further-by-2024/|başlık=Sulfur Battery Technology Could Make Electric Cars Go Three Times Further By 2024|erişimtarihi=28 Ağustos 2022|dil=İngilizce|çalışma=Forbes|ilk=James|arşivurl=https://web.archive.org/web/20220828192145/https://www.forbes.com/sites/jamesmorris/2022/04/02/sulfur-battery-technology-could-make-electric-cars-go-three-times-further-by-2024/|arşivtarihi=28 Ağustos 2022|ölüurl=hayır}}</ref>

== Ayrıca bakınız ==

* [[Pil türlerinin listesi]]

== Kaynakça ==
{{kaynakça}}

{{Elektrokimyasal hücreler}}
{{Otorite kontrolü}}

[[Kategori:Lityum iyon piller]]
[[Kategori:Akümülatörler]]
[[Kategori:İncelenmemiş çeviri içeren sayfalar]]