Con la creciente demanda de energía asequible y sostenible, el desarrollo continuo de baterías con una alta densidad energética es vital. Las baterías de litio-azufre han atraído la atención de investigadores académicos y profesionales de la industria debido a su alta densidad de energía. bajo costo, abundancia, no toxicidad y sostenibilidad. Sin embargo, Las baterías de Li-Azufre tienden a tener un ciclo de vida deficiente y una baja densidad de energía debido a la baja conductividad del azufre y la disolución de los intermedios de polisulfuro de litio en los electrolitos. que se generan cuando el azufre puro reacciona con iones de litio y electrones.

Para sortear estos desafíos, un equipo de investigación multiinstitucional dirigido por Chunsheng Wang en la Universidad de Maryland ha desarrollado una nueva química para un cátodo de azufre, que ofrece una mayor estabilidad y mayor energía de las baterías de Li-azufre. Chao Luo, profesor asistente de química y bioquímica en la Universidad George Mason, fue el primer autor del estudio. publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ) el 15 de junio.

Numerosos materiales conductores como el grafeno, nanotubo de carbono, Se utilizaron carbono poroso y grafito expandido para evitar la disolución de polisulfuros y aumentar la conductividad eléctrica de los cátodos de azufre; el desafío aquí es encapsular el azufre a nanoescala en una matriz de carbono conductor con un alto contenido de azufre para evitar la formación de polisulfuros.

"Usamos el enlace químico entre azufre y oxígeno / carbono para estabilizar el azufre, "Dijo Luo." Esto incluyó un tratamiento a alta temperatura para vaporizar el azufre 'prístino' y carbonizar el compuesto orgánico rico en oxígeno en un tubo de vidrio al vacío para formar un compuesto de azufre / carbono denso estabilizado con oxígeno con un alto contenido de azufre ".

Además, instrumentos de microscopio electrónico de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM), La espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y la función de distribución de pares se utilizaron para ilustrar el mecanismo de reacción de los electrodos.

"En los densos materiales compuestos S / C, el azufre estabilizado se distribuye uniformemente en carbono a nivel molecular con un contenido de azufre del 60%, "Dijo Wang." La formación de interfase de electrolitos sólidos durante los ciclos de activación sellan completamente el azufre en una matriz de carbono, ofreciendo un rendimiento electroquímico superior en condiciones de electrolitos pobres ".

Las baterías de Li-azufre tienen aplicaciones en la electrónica doméstica y de mano, vehículos eléctricos, dispositivos de almacenamiento de energía a gran escala y más.