Los científicos desarrollan baterías de alto rendimiento de litio y azufre
Recientemente, los grupos de investigación dirigidos por los profesores LIU Jian y WU Zhongshuai del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de Ciencias han desarrollado esferas de carbono mesoporoso decoradas con Fe1-xS como nanorreactor, que pueden aplicarse como cátodo de batería de litio y azufre. El nanorreactor mostró una excelente actividad catalítica de polisulfuro y estabilidad cíclica. El estudio se publicó en Advanced Energy Materials.
Ilustración esquemática para el diseño a nivel molecular del electrocatalizador de pirrotita decorado con esferas jerárquicas de carbono poroso como nanorreactores para baterías de litio y azufre.
DICP
Las baterías de litio-azufre tienen una alta densidad de energía teórica de 2600 Wh kg-1 y una capacidad teórica de 1675 mAh g-1. Son prometedoras como batería de alta energía.
Sin embargo, la dinámica de la reacción de conversión lenta del azufre en el proceso de carga y descarga da lugar a una baja tasa de utilización del azufre y a un grave efecto de trasbordo. Esto causa además una baja capacidad y estabilidad de las baterías de litio y azufre.
Por lo tanto, se desea un sistema electrocatalítico razonablemente diseñado, para que la transformación catalítica del polisulfuro pueda realizarse de manera eficiente y constante bajo una alta carga de azufre, lo que resulta en una alta estabilidad cíclica de la batería de litio y azufre.
En el estudio actual, los investigadores diseñaron un nanorreactor de carbono mesoporoso decorado con nanopartículas electrocatalizadoras de Fe1-xS altamente dispersas (Fe1-xS-NC), y lo aplicaron como cátodo de batería de litio y azufre para una alta actividad catalítica y una alta carga de azufre.
El nanorreactor se caracteriza por su baja densidad de masa, su alta porosidad y su electrocatalizador altamente disperso, lo que mejora significativamente la capacidad de adsorción y conversión catalítica de los polisulfuros.
Los investigadores descubrieron que prácticamente no había decadencia en la capacidad de Fe1-xS-NC a partir de un valor inicial de 1070 mAh g-1 después de 200 ciclos y bajo una densidad de corriente de 0,5 C.
"La estrategia de diseño del nanorreactor proporciona un nuevo protocolo para la construcción de baterías recargables de alta capacidad y ciclo largo", dijo el profesor LIU. "También abrirá una vía para el diseño de baterías de Li-metal más seguras y de alta densidad energética", añadió el Prof. WU.
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