Las baterías de litio-azufre se consideran uno de los candidatos más prometedores para la próxima generación de dispositivos de almacenamiento de energía. Tienen una densidad de energía gravimétrica teórica que es cinco veces mayor que la de las mejores baterías de iones de litio disponibles actualmente. Yincluso trabaje a temperaturas bajo cero de hasta -50 ° C.Además, el azufre es económico y ecológico.
Sin embargo, su capacidad hasta ahora ha disminuido bruscamente con cada ciclo de carga-descarga, por lo que dichas baterías aún no son duraderas. La pérdida de capacidad es causada por procesos de reacción complicados en los electrodos dentro de la celda de la batería. Por lo tanto, esparticularmente importante para entender exactamente cómo los productos de carga azufre y descarga sulfuro de litio precipitan y se disuelven. Mientras que el azufre se precipita macroscópicamente y, por lo tanto, se presta al examen mediante técnicas de imagen o difracción de rayos X durante el ciclo, el sulfuro de litio es difícil de detectar debidoa su tamaño de partícula por debajo de 10 nm.
Las investigaciones con la fuente de neutrones BER II en el HZB proporcionaron información sobre esto por primera vez. El Dr. Sebastian Risse utilizó una celda de medición que desarrolló para iluminar las baterías de litio-azufre con neutrones durante los ciclos de carga y descarga operando y simultáneamente realizó mediciones adicionales con espectroscopía de impedancia.
Esto le permitió a él y a su equipo analizar la disolución y precipitación del sulfuro de litio con extrema precisión durante diez ciclos de descarga / carga. Dado que los neutrones interactúan fuertemente con el deuterio hidrógeno pesado, los investigadores utilizaron un electrolito deuterado en la celda de la batería para hacertanto los productos sólidos azufre y sulfuro de litio visibles.
Su conclusión: "Observamos que la precipitación de sulfuro de litio y azufre no tiene lugar dentro de los electrodos de carbono microporosos, sino en la superficie externa de las fibras de carbono", dice Risse. Estos resultados proporcionan una guía valiosa para el desarrollo demejores electrodos de batería.
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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