La mayoría de las baterías recargables que alimentan dispositivos portátiles, como juguetes, aspiradoras de mano y bicicletas eléctricas, utilizan tecnología de iones de litio.Pero estas baterías pueden tener una vida útil corta y pueden incendiarse si se dañan.

Para abordar los problemas de estabilidad y seguridad, los investigadoresinformarenCartas de Energía ACShan diseñado una batería de litio-azufre (Li-S) que cuenta con un hierro mejoradosulfurocátodo .Un prototipo se mantiene muy estable durante 300ciclos de carga-descargay otro proporciona energía incluso después de haber sido doblado o cortado.

Se ha sugerido el azufre como material parabaterías de iones de litiodebido a su bajo costo y potencial para retener más energía que los óxidos metálicos de litio y otros materiales utilizados en las versiones tradicionales basadas en iones.Para hacer que las baterías de Li-S sean estables a altas temperaturas, los investigadores propusieron previamente utilizar un electrolito a base de carbonato para separar los dos electrodos (un cátodo de sulfuro de hierro y un ánodo que contiene metal litio).

Sin embargo, a medida que el sulfuro del cátodo se disuelve en el electrolito, forma un precipitado impenetrable, lo que hace que la celda pierda capacidad rápidamente.Liping Wang y sus colegas se preguntaron si podrían agregar una capa entre el cátodo y el electrolito para reducir esta corrosión sin reducir la funcionalidad y la recargabilidad.

El equipo recubrió cátodos de sulfuro de hierro con diferentes polímeros y descubrió en las pruebas iniciales de rendimiento electroquímico que el ácido poliacrílico (PAA) funcionó mejor, conservando la capacidad de descarga del electrodo después de 300 ciclos de carga y descarga.

A continuación, los investigadores incorporaron un cátodo de sulfuro de hierro recubierto de PAA en un prototipo de diseño de batería, que también incluía un electrolito a base de carbonato, una lámina de metal de litio como fuente de iones y un ánodo a base de grafito.Produjeron y luego probaron prototipos de baterías de tipo bolsa y de tipo botón.

Después de más de 100 ciclos de carga y descarga, Wang y sus colegas no observaron una disminución sustancial de la capacidad en la celda de la bolsa.Experimentos adicionales demostraron que la célula de la bolsa todavía funcionaba después de doblarla y cortarla por la mitad.La pila de botón retuvo el 72% de su capacidad después de 300 ciclos de carga y descarga.

Luego aplicaron el recubrimiento de polímero a cátodos hechos de otros metales, creando baterías de litio-molibdeno y litio-vanadio.Estas células también tenían estabilidadcapacidadMás de 300 ciclos de carga y descarga.En general, los resultados indican que los cátodos recubiertos podrían producir no sólo baterías de Li-S más seguras con una larga vida útil, sino también baterías eficientes con otros sulfuros metálicos, según el equipo de Wang.