La batería de litio-azufre (Li-S) podría resultar práctica si se puede lograr el 20 por ciento de las densidades de energía teóricas (2600 Wh / kg o 2800 Wh / L). Los investigadores tienen la ambición de alcanzar una densidad de energía de 500 Wh / kg en un futuro próximo.

Xue-Ping Gao de la Universidad de Nankai, dice, "En la actualidad, no se satisface la densidad de energía volumétrica de 500 Wh / L. Pero ya se realizó en las baterías comerciales de iones de litio (LIB) hace muchos años. La baja densidad de energía volumétrica es un cuello de botella de la práctica batería Li-S ".

Intrínsecamente, el azufre tiene una densidad más baja que los óxidos de metales de transición como cátodos en LIB. Peor, para mejorar el rendimiento electroquímico, El azufre generalmente se ve obligado a cargarse en varios huéspedes de carbono livianos, lo que lleva a una capacidad volumétrica más baja de los compuestos a base de azufre, y socavando la densidad de energía volumétrica de la batería Li-S.

Comparado con los materiales de carbono, Los óxidos de metales pesados ​​no solo ofrecen una buena capacidad de adsorción de polisulfuros para suprimir el efecto lanzadera, pero también ayudan a obtener compuestos densos a base de azufre con alta densidad de grifo. Gao dice, "Basado en esto, desarrollamos ferrita de níquel (NiFe ₂ O ₄ ) nanofibras 1-D huecas porosas mediante tecnología de electrohilado. El NiFe preparado ₂ O ₄ las nanofibras se utilizaron aquí como un nuevo anfitrión de azufre con el fin de aumentar la capacidad volumétrica de los compuestos a base de azufre ".

Gao detalla su experimento, "Primeramente, la prueba de adsorción de polisulfuro revela la fuerte quimisorción hacia polisulfuros solubles por NiFe ₂ O ₄ . "Tanto la geometría de adsorción estable como la energía de adsorción de Li2S8 en el plano (111) de NiFe ₂ O ₄ se confirman mediante el cálculo de la teoría funcional de la densidad (DFT) en comparación con los nanotubos de carbono (CNT).

Como resultado, el S / NiFe ₂ O ₄ compuesto ofrece una capacidad de descarga inicial de 963,6 mAh / g, y buena estabilidad de ciclo. "Es más, el compuesto S / NiFe2O4 muestra una capacidad volumétrica superior casi 2 veces mayor que el compuesto S / CNT. No es de extrañar que el S / NiFe ₂ O ₄ El compuesto tiene una densidad de derivación mucho mayor que el compuesto S / CNT, " él dijo.

Además, otras ferritas metálicas MFe ₂ O ₄ (M =Co, Mg, Zn) también se han investigado como huéspedes polares de azufre, y los resultados confirman la superioridad de las ferritas metálicas en la fabricación de compuestos a base de azufre con altas capacidades gravimétricas / volumétricas para la aplicación potencial de baterías Li-S con alta densidad de energía gravimétrica / volumétrica.