p De smartphones a e-bikes, o número de dispositivos eletrônicos móveis está crescendo continuamente em todo o mundo. Como resultado, há uma necessidade cada vez maior de baterias pequenas e leves, ainda poderoso. Como o potencial para o aprimoramento das baterias de íon-lítio está quase esgotado, especialistas estão agora se voltando para um novo e promissor dispositivo de armazenamento de energia:baterias de lítio-enxofre. p Em uma etapa importante em direção ao desenvolvimento deste tipo de bateria, uma equipe liderada pelo professor Thomas Bein da LMU Munich e Linda Nazar da Waterloo University no Canadá desenvolveu nanopartículas de carbono porosas que utilizam moléculas de enxofre para alcançar a maior eficiência possível.

p Em protótipos da bateria de lítio-enxofre, Os íons de lítio são trocados entre os eletrodos de lítio e enxofre de carbono. O enxofre desempenha um papel especial neste sistema:em circunstâncias ideais, pode absorver dois íons de lítio por átomo de enxofre. É, portanto, um excelente material de armazenamento de energia devido ao seu baixo peso. Ao mesmo tempo, enxofre é um mau condutor, o que significa que os elétrons só podem ser transportados com grande dificuldade durante o carregamento e o descarregamento. Para melhorar o design desta bateria, os cientistas da Nanosystems Initiative Munich (NIM) se esforçam para gerar fases de enxofre com a maior área de interface possível para transferência de elétrons, acoplando-as a um material condutor nanoestruturado.

p Para este fim, Thomas Bein e sua equipe no NIM desenvolveram primeiro uma rede de nanopartículas de carbono porosas. As nanopartículas têm poros de 3 a 6 nanômetros de largura, permitindo que o enxofre seja distribuído uniformemente. Desta maneira, quase todos os átomos de enxofre estão disponíveis para aceitar íons de lítio. Ao mesmo tempo, eles também estão localizados próximos ao carbono condutor.

p "O enxofre é muito acessível eletricamente nessas novas e altamente porosas nanopartículas de carbono e é estabilizado para que possamos alcançar uma alta capacidade inicial de 1200 mAh / ge boa estabilidade de ciclo, "explica Thomas Bein." Nossos resultados ressaltam a importância da nanomorfologia para o desempenho de novos conceitos de armazenamento de energia. "

p A estrutura do carbono também reduz o chamado problema do polissulfeto. Os polissulfetos se formam como produtos intermediários dos processos eletroquímicos e podem ter um impacto negativo no carregamento e no descarregamento da bateria. A rede de carbono liga os polissulfetos, Contudo, até que sua conversão no sulfeto de dilítio desejado seja alcançada. Os cientistas também foram capazes de revestir o material de carbono com uma fina camada de óxido de silício que protege contra polissulfetos sem reduzir a condutividade.

p Aliás, os cientistas também estabeleceram um recorde com seu novo material:de acordo com os dados mais recentes, seu material tem o maior volume de poro interno (2,32 cm3 / g) de todas as nanopartículas de carbono mesoporosas, e uma área de superfície extremamente grande de 2.445 m2 / g. Isso corresponde aproximadamente a um objeto com o volume de um cubo de açúcar e a superfície de dez quadras de tênis. Grandes áreas de superfície como essa podem em breve ficar escondidas dentro de nossas baterias.