El tremendo aumento en el uso de la tecnología móvil, electrónica portátil, y una amplia gama de dispositivos portátiles en general durante las últimas décadas, ha llevado a científicos de todo el mundo a buscar el próximo avance en baterías recargables. Las baterías de litio y azufre (LSB), compuestas por un cátodo a base de azufre y un ánodo de litio sumergido en un electrolito líquido, son candidatos prometedores para reemplazar la omnipresente batería de iones de litio debido a su bajo costo y la no toxicidad y abundancia de azufre.

Sin embargo, El uso de azufre en las baterías es complicado por dos razones. Primero, durante el ciclo de "descarga", se forman polisulfuros de litio solubles (LiPS) en el cátodo, difundirse en el electrolito, y llegar fácilmente al ánodo, donde degradan progresivamente la capacidad de la batería. Segundo, el azufre no es conductor. Por lo tanto, Se requiere un material anfitrión conductor y poroso para acomodar azufre y atrapar simultáneamente LiPS en el cátodo. En el pasado reciente, Se han explorado estructuras hospedadoras basadas en carbono debido a su conductividad. Sin embargo, Los hosts basados ​​en carbono no pueden atrapar LiPS.

En un estudio reciente publicado en Materiales energéticos avanzados , Los científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk propusieron una estructura hospedadora novedosa llamada "sílice mesoporosa ordenada por plaquetas (pOMS)". Lo inusual de su elección es que la sílice, un óxido de metal de bajo costo, en realidad no es conductor. Sin embargo, la sílice es muy polar y atrae otras moléculas polares como LiPS.

Tras la aplicación de un agente conductivo a base de carbono a la estructura de pOMS, el azufre sólido inicial en los poros de la estructura se disuelve en el electrolito, desde donde luego se difunde hacia el agente conductor a base de carbono que se reduce para generar LiPS. De esta forma, el azufre participa efectivamente en las reacciones electroquímicas necesarias a pesar de la no conductividad de la sílice. Mientras tanto, la naturaleza polar del pOMS asegura que el LiPS permanezca cerca del cátodo y lejos del ánodo.

Los científicos también construyeron un análogo no polar, estructura hospedadora de carbono poroso convencional altamente conductora para realizar experimentos comparativos con la estructura pOMS. Profesor Jong-Sung Yu, quien dirigió el estudio, observaciones:"La batería con el anfitrión de carbono exhibe una alta capacidad inicial que pronto cae debido a la débil interacción entre el carbono no polar y las LiPS. La estructura de sílice claramente retiene mucho más azufre durante los ciclos continuos; esto da como resultado una retención y estabilidad de la capacidad mucho mayor durante hasta 2000 ciclos ".

Todavía, todo esto considerado, Quizás la idea más importante que se pueda derivar de este estudio es que las estructuras de acogida de los LSB no necesitan ser tan conductoras como se pensaba anteriormente. El profesor Yu dice:"Nuestros resultados son sorprendentes, ya que nadie podría haber pensado que la sílice no conductora podría ser un hospedador de azufre altamente eficiente e incluso superar a los hospedadores de carbono de última generación ". Este estudio amplía la selección de materiales hospedantes para LSB y podría conducir a un cambio de paradigma en la realización de baterías de azufre de próxima generación.