El tremendo aumento en el uso de la tecnología móvil, la electrónica portátil y una amplia gama de dispositivos portátiles en general en las últimas décadas, ha llevado a los científicos de todo el mundo a buscar el próximo avance en baterías recargables. Baterías de litio-azufre LSBcompuesto por un cátodo a base de azufre y un ánodo de litio sumergido en un electrolito líquido son candidatos prometedores para reemplazar la batería omnipresente 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, se difunden en el electrolito y alcanzan fácilmente el ánodo, donde degradan progresivamente elcapacidad de la batería. En segundo lugar, el azufre no es conductor. Por lo tanto, se requiere un material anfitrión conductor y poroso para acomodar el azufre y atrapar simultáneamente LiPS en el cátodo. En el pasado reciente, se han explorado estructuras huésped basadas en carbono debido a suconductividad. Sin embargo, los hosts basados en carbono no pueden atrapar LiPS.
En un estudio reciente publicado en Materiales de energía avanzada , los científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk propusieron una nueva estructura huésped llamada "sílice mesoporosa ordenada por plaquetas pOMS". Lo que es inusual acerca de su elección es que la sílice, un óxido de metal de bajo costo, en realidad no esSin embargo, la sílice es altamente polar y atrae otras moléculas polares como LiPS.
Al aplicar un agente conductivo a base de carbono a la estructura pOMS, el azufre sólido inicial en los poros de la estructura se disuelve en el electrolito, desde donde luego se difunde hacia el agente conductivo a base de carbono para reducirlo y generar LiPS.De esta manera, el azufre participa efectivamente en las reacciones electroquímicas necesarias a pesar de la falta de conductividad de la sílice. Mientras tanto, la naturaleza polar de los pOMS asegura que el LiPS permanezca cerca del cátodo y lejos del ánodo.
Los científicos también construyeron una estructura de host de carbono poroso convencional no polar y altamente análoga para realizar experimentos comparativos con la estructura pOMS. El profesor Jong-Sung Yu, quien dirigió el estudio, comenta: "La batería con el huésped de carbono exhibealta capacidad inicial que pronto cae debido a la débil interacción entre el carbono no polar y el LiPS. La estructura de sílice claramente retiene mucho más azufre durante los ciclos continuos; esto da como resultado una capacidad de retención y estabilidad mucho mayor durante hasta 2000 ciclos ".
Sin embargo, considerando todo esto, tal vez la idea más importante que se deriva de este estudio es que las estructuras anfitrionas para LSB no necesitan ser tan conductoras como se pensaba anteriormente. El profesor Yu comenta: "Nuestros resultados son sorprendentes, ya que nadie podría haberlo visto nunca"pensó que la sílice no conductora podría ser un huésped de azufre altamente eficiente e incluso superar a los huéspedes de carbono de última generación ". Este estudio amplía la selección de materiales del huésped para LSB y podría conducir a un cambio de paradigma en la realización de azufre de próxima generaciónbaterías.
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Materiales proporcionado por DGIST Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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