A química redox aniônica é uma área de pesquisa relativamente nova que pode abrir caminho para o desenvolvimento de materiais catódicos de bateria de íon de lítio mais eficientes, como óxidos em camadas ricos em lítio. Até aqui, Contudo, As abordagens de química redox aniônica foram encontradas para ter limitações significativas, por exemplo, levando ao enfraquecimento da tensão, grande histerese e cinética lenta.

Pesquisadores do Collège de France e da Sorbonne University realizaram um estudo investigando essas limitações, bem como os desafios gerais que atualmente impedem a comercialização de materiais em camadas ricos em Li. Em seu jornal, publicado em Nature Energy , os pesquisadores projetaram novos sulfetos em camadas ricos em lítio e avaliaram suas propriedades.

"Este estudo teve como objetivo obter uma melhor compreensão dos obstáculos que afetam a comercialização de óxidos ricos em camadas que implicam um novo paradigma de reatividade envolvendo processos redox aniônicos além de catiônicos, "Jean-Marie Tarascon, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse TechXplore. “A participação do redox aniônico nos sulfetos era conhecida há mais de 20 anos, mas nunca foi profundamente estudado, já que suas possíveis vantagens não foram percebidas. "

A maioria dos estudos anteriores objetivou alcançar uma melhor compreensão dos óxidos em camadas ricos em Li, principalmente por meio de substituições catiônicas, sem alterar o ânion do material. Tarascon e seus colegas decidiram conduzir uma investigação mais completa para entender melhor os efeitos das mudanças na estrutura aniônica desses materiais em suas propriedades e desempenho geral.

"Por ter resultados significativos e para comparar óxidos ricos em Li vs. sulfetos, usamos o mesmo protocolo experimental, que envolve olhar para a histerese de tensão, queda de tensão e eficiência energética, "Tarascon explicou.

Em seu estudo, Tarascon e seus colegas projetaram novos sulfetos em camadas ricos em Li _{1,33 - 2 anos / 3} Ti _{0,67 - a / 3} Fe _y S ₂ . Eles descobriram que esses sulfetos se comparam favoravelmente a outros análogos de óxidos ricos em Li com uma irreversibilidade de ciclo inicial insignificante, diminuição da tensão atenuada após longos ciclos de operação, histerese de baixa tensão e cinética rápida.

Geral, os pesquisadores observaram que a mudança do ligante de oxigênio para o ligante de enxofre alivia alguns dos problemas associados ao redox aniônico. Contudo, a substituição também tem suas desvantagens, pois penaliza o potencial redox do material e, por sua vez, sua densidade de energia.

"Descobrimos que a histerese da tensão, bem como a queda da tensão, diminuíram enquanto a eficiência energética aumentou, fornecendo evidências de que existem soluções para contornar os bloqueios de estradas associados aos óxidos em camadas ricos em Li, "Tarascon disse." No entanto, há um preço para isso, que é uma densidade de energia mais baixa devido a um potencial redox mais baixo. "

O estudo realizado por Tarascon e seus colegas oferece uma visão valiosa sobre as vantagens e desvantagens da implementação de redox aniônico em sulfetos em camadas ricos em Li. As observações coletadas podem, em última análise, informar o projeto de novos materiais de cátodo de bateria de íon de lítio com maior eficiência / densidade de energia.

"Nossa pesquisa futura será direcionada ao projeto de novos materiais oxi-sulfeto ricos em lítio redox-ativos para aumentar a voltagem redox do material e para que ele não seja sensível à umidade, Tarascon disse. "Isso levará ao desenvolvimento de compostos oxi-sulfetos que terão uma voltagem mais alta e serão mais estáveis ​​contra a umidade."

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