p Com a crescente demanda por energia acessível e sustentável, o desenvolvimento contínuo de baterias com alta densidade de energia é vital. As baterias de lítio-enxofre têm atraído a atenção de pesquisadores acadêmicos e profissionais da indústria devido à sua alta densidade de energia, baixo custo, abundância, não toxicidade e sustentabilidade. Contudo, Baterias de lítio-enxofre tendem a ter ciclo de vida pobre e baixa densidade de energia devido à baixa condutividade de enxofre e dissolução de intermediários de polissulfeto de lítio nos eletrólitos, que são gerados quando o enxofre puro reage com íons de lítio e elétrons. p Para contornar esses desafios, uma equipe de pesquisa multi-institucional liderada por Chunsheng Wang da Universidade de Maryland desenvolveu uma nova química para um cátodo de enxofre, que oferece maior estabilidade e maior energia de baterias de lítio-enxofre. Chao Luo, professor assistente de química e bioquímica da George Mason University, foi o primeiro autor do estudo, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) em 15 de junho.

p Numerosos materiais condutores, como grafeno, nanotubo de carbono, carbono poroso e grafite expandido foram usados ​​para evitar a dissolução de polissulfetos e aumentar a condutividade elétrica dos cátodos de enxofre - o desafio aqui é encapsular o enxofre em escala nanométrica em uma matriz de carbono condutora com alto teor de enxofre para evitar a formação de polissulfetos.

p "Usamos a ligação química entre enxofre e oxigênio / carbono para estabilizar o enxofre, "Luo disse." Isso incluiu um tratamento de alta temperatura para vaporizar o enxofre 'puro' e carbonizar o composto orgânico rico em oxigênio em um tubo de vidro a vácuo para formar um composto de enxofre / carbono estabilizado por oxigênio denso com um alto teor de enxofre. "

p Além disso, instrumentos de microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), Espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e função de distribuição de pares foram utilizadas para ilustrar o mecanismo de reação dos eletrodos.

p "Nos materiais compostos S / C densos, o enxofre estabilizado é uniformemente distribuído no carbono a nível molecular com um teor de enxofre de 60%, "Wang disse." A formação de interfase de eletrólito sólido durante os ciclos de ativação selam completamente o enxofre em uma matriz de carbono, oferecendo desempenho eletroquímico superior sob condições de eletrólito pobre. "

p As baterias de lítio-enxofre têm aplicações em eletrônicos domésticos e portáteis, Veículos elétricos, dispositivos de armazenamento de energia em grande escala e além.