Cercetătorii au sulfurat o rețea de polimer hibrid cu polifosfazen și carbon pentru a fi utilizată ca catod pentru bateriile Li-S

Cercetătorii au sulfurat o rețea de polimer hibrid cu polifosfazen și carbon pentru a fi utilizată ca catod pentru bateriile Li-S. Această rețea de polimeri hibrid eludează formarea de polisulfuri solubile și permite o reacție de conversie de inserare unică, reversibilă.

Într-un studiu publicat în Nature Sustainability , echipa raportează că catodul oferă atât o capacitate ridicată (~900 mAh g ^-1 catod) cât și o stabilitate excelentă a ciclului în celulele monedă Li–S, cu o demonstrație a celulei în pungă a densității energetice proiectate de ~300. Wh kg ^-1 și 84,9% reținere a capacității după 150 de cicluri.

Strategia poate fi extinsă la alți polimeri rentabili, reciclabili, avansând bateriile pe bază de sulf către aplicații practice de stocare a energiei.

Inginerul mecanic al SMU Donghai Wang și echipa sa la proiectarea catodului au ajutat cercetători de la Universitatea de Stat din Pennsylvania, Laboratorul Național de Nord-Vest Pacific, Laboratorul Național Brookhaven, Universitatea Illinois din Chicago și Laboratorul Național Argonne.

Când ionii de litiu se leagă de atomii de sulf de la catod, ei creează molecule de polisulfură solubile care se deplasează în electrolit, provocând degradarea catodului și reducând capacitatea bateriei de a suporta mai multe cicluri de încărcare. Aceasta este cunoscută sub numele de dizolvare de polisulfură.

Catodul nostru folosește mai multe legături de legare de sulf, adsorbție atomică și transport rapid Li-ion/electron la nivel molecular. Această combinație permite re-legarea și adsorbția în timp real a oricărei specii de sulf nelegat, eliminând astfel în mod eficient polisulfurile solubile și prelungind durata de viață a bateriei.

— Donghai Wang

 

Resurse

• Liao, M., Xu, Y., Rahman, MM şi colab. Baterii cu litiu-sulf solubile fără polisulfură, cu catozi de rețea hibridă de polimeri. Nat Sustain (2024)