La espuma de níquel mejora el rendimiento de las baterías de litio-azufre

Investigadores de la Universidad Shantou y el Instituto de Tecnología de Beijing han desarrollado un nuevo tipo de espuma a base de níquel diseñada para mitigar el efecto lanzadera, la expansión de volumen y otros problemas que afectan a las baterías de litio-azufre, según ha sabido FT.com. "El creciente desarrollo de los vehículos eléctricos requiere tecnologías de almacenamiento de energía de próxima generación con alta densidad de energía, bajo costo y larga vida", dijo Lv Fushen, autor principal del estudio que propuso la solución, en un comunicado de prensa. "Las baterías de litio y azufre se consideran un sistema de almacenamiento de energía prometedor debido a su densidad de energía ultra alta y su gran capacidad teórica. Sin embargo, están limitadas por la mala conductividad electrónica del azufre, los cambios de volumen del cátodo y el efecto lanzadera. Lu explicó que La conversión de polisulfuros durante la carga y descarga es una transición compleja de múltiples fases. Los polisulfuros de litio solubles (LiPS) se difunden a través del separador poroso hasta el electrodo negativo y reaccionan con el litio metálico para formar litio insoluble, lo que provoca un "efecto lanzadera" que deteriora la capacidad de descarga y los ciclos. Este es uno de los principales defectos que dificultan seriamente la comercialización a gran escala de baterías de litio-azufre.
Cátodo eficaz "Actualmente, los obstáculos de las baterías de litio se superan principalmente mediante el diseño de electrodos y electrolitos", dijo Lu. Para ampliar la capacidad de absorción del polisulfuro de litio y mejorar la generación de azufre activo durante la carga y descarga, los electrodos suelen consistir en capas intermedias porosas con alta actividad catalítica. Según Lu, se han utilizado varias nanopartículas de óxido metálico o híbridos orgánicos-inorgánicos para inmovilizar polisulfuros de litio y facilitar su absorción y conversión. Sin embargo, estos materiales exhiben una cinética redox lenta en las baterías de litio con alto contenido de azufre a medida que se acumulan en la capa intermedia. En su opinión, la combinación de materiales de carbono con materiales funcionales inorgánicos parece ser una estrategia viable para obtener cátodos eficientes. Sin embargo, la combinación catalítica suele estar recubierta por una capa intermedia, lo que reduce la conversión de polisulfuros, provocando un eventual fracaso en la consecución de la sinergia entre las dos funciones. "En los últimos años, se han investigado intensamente los cátodos de baterías de litio-azufre con excelentes propiedades de quimisorción de polisulfuro y altas eficiencias catalíticas. Encontrar una estrategia viable para integrar múltiples funciones respectivas para acelerar la conversión de polisulfuro sigue siendo una cuestión apremiante".
El investigador de la espuma de níquel dijo que su propuesta incluye el crecimiento de 3D HsGDY o grafino sustituido con hidrógeno, un nuevo isótopo de carbono con estructura plana y propiedades únicas, colocado en capas sobre espuma de níquel mediante una reacción de acoplamiento cruzado láser para anclar MoS2/Ni3S2 y mejorar la conductividad eléctrica. de materiales que contienen azufre. Dijo: "La estructura 3D HsGDY es capaz de adsorber rápidamente polisulfuro de litio, mientras que Ni3S2/MoS2 actúa como un centro de reacción con baja resistencia a la transferencia de carga". Lu concluyó que sus electrodos a base de níquel- 3d hsgdy exhiben un alto rendimiento en baterías de litio-azufre con una gran capacidad específica y estabilidad a largo plazo a altas densidades de corriente. Por lo tanto, el dopaje con HsGDY en el cátodo puede promover la absorción y conversión de polisulfuro de litio en el electrolito, proporcionando una nueva idea para obtener baterías de litio-azufre de alta densidad energética. "Las baterías de iones de litio se comercializan desde hace décadas. Su densidad energética ha aumentado ligeramente en los últimos años, aunque se han realizado muchos esfuerzos de investigación", afirmó Lew. "La investigación sobre las baterías que contienen hsgdyli - s está todavía en sus inicios y se necesita una gran cantidad de investigación para lograr aplicaciones prácticas".
[Fuente - CKNews.com]