Cercetătorii îmbunătățesc performanța bateriilor cu litiu-sulf în stare solidă

Bateriile cu litiu-sulf în stare solidă (ASSLSB) sunt considerate unul dintre cele mai promițătoare dispozitive de stocare a energiei de ultimă generație pentru densitate mare de energie, siguranță ridicată și cost scăzut al sulfului.

Recent, cercetătorii conduși de prof. Wu Jianfei de la Institutul de Bioenergie și Tehnologia Bioproceselor din Qingdao (QIBEBT) al Academiei Chineze de Științe au făcut o descoperire în ingineria defectelor și îmbunătățirea performanței ASSLSB-urilor.

Ei au pregătit nanotuburi poroase de carbon (P-CNT) care sunt utilizate ca matrice purtătoare de sulf, formând catozi compoziți pe bază de S@P-CNT pentru ASSLSB. P-CNT-urile au acționat ca un mediator și au stabilit o fază triplă stabilă între sulf, P-CNT și electrolitul în stare solidă conductor ionic (SSE) Li 6 _PS 5 _Cl . Studiul a fost publicat în ACS Applied Materials & Interfaces pe 18 august.

Prin proiectarea defectelor și creșterea site-urilor active de pe suprafața P-CNT-urilor, sulful a fost încapsulat uniform pe suprafețele interioare și exterioare ale P-CNT-urilor activate. Activitatea de reacție și stabilitatea catodului de sulf din ASSLSB ar putea fi îmbunătățite substanțial prin optimizarea rețelelor de transport de ioni și electroni.

Cercetătorii au demonstrat că migrarea ionilor de litiu la interfața dintre P-CNT și SE a fost mai ușoară, beneficiind de eficiența coulombică și de stabilitatea ciclului ASSLSB.

ASSLSB-urile bazate pe S@P-CNT au afișat o capacitate de 1.099,2 mA hg ^-1 la o densitate de curent de 1,34 mA cm ^-2 și 1,5 mg cm ^{-2 încărcare} cu sulf și au menținut 70,4% din capacitatea inițială peste 1.400 de cicluri.

SSE dezvoltat de grup poate oferi performanțe bune de încărcare și descărcare pentru baterii chiar și sub -40 °C. Capacitatea bateriilor cu stare solidă (ASSB) care utilizează acest electrolit poate menține capacitatea de 82,7% după cicluri de 3.000 de ori la 25 °C și 0,5 °C, ceea ce rezolvă inițial problema duratei de viață a ASSB-urilor cu sulfuri.

„Munca noastră oferă o nouă strategie pentru ingineria microstructurală a materialelor de carbon și modificarea interfeței pentru ASSLSB-uri de înaltă performanță”, a spus prof. Wu.

SURSA: Academia Chineză de Științe

FOTO CREDIT: ACS Applied Materials & Interfaces (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c07249