p O que você ganha quando envolve uma folha fina do "material maravilhoso" grafeno em torno de um novo eletrodo de enxofre multifuncional que combina uma unidade de armazenamento de energia e redes de transferência de elétron / íon? Um projeto de estrutura de eletrodo extremamente promissor para baterias recarregáveis ​​de lítio-enxofre. p As baterias de lítio-enxofre são de grande interesse comercial porque possuem densidades teóricas de energia específicas consideravelmente maiores do que as de seu primo já estabelecido, baterias de íon de lítio.

p No jornal Materiais APL , da AIP Publishing, uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Vasant Kumar na Universidade de Cambridge e o professor Renjie Chen no Instituto de Tecnologia de Pequim descreve seu projeto de um cátodo de enxofre multifuncional no nível nanol para tratar de questões relacionadas ao desempenho, como baixa eficiência e degradação da capacidade.

p Estruturas de metal orgânico (MOFs) têm atraído muita atenção recentemente, graças a uma ampla gama de aplicações em armazenamento de hidrogênio, sequestro de dióxido de carbono, catálise e membranas. E para criar seu cátodo, a equipe usou o MOF "como um modelo" para produzir uma gaiola de carbono porosa condutora - na qual o enxofre atua como hospedeiro e cada nanopartícula de enxofre-carbono atua como unidades de armazenamento de energia onde ocorrem as reações eletroquímicas.

p "Nosso andaime de carbono atua como uma barreira física para confinar os materiais ativos dentro de sua estrutura porosa, "explicou Kai Xi, um cientista pesquisador em Cambridge. "Isso leva a uma maior estabilidade do ciclismo e alta eficiência." Eles também descobriram que, envolvendo ainda mais a unidade de armazenamento de energia de enxofre-carbono em uma folha fina de grafeno flexível, acelera o transporte de elétrons e íons.

p O que está por trás da capacidade aprimorada? A cinética de transferência de carga rápida é possibilitada por uma rede de grafeno interconectada com alta condutividade elétrica, de acordo com a equipe. Seu trabalho mostra que a estrutura composta de um andaime poroso com conexões condutivas é um projeto de estrutura de eletrodo promissor para baterias recarregáveis.

p Este trabalho fornece um "básico, mas flexível, abordagem para aumentar o uso de enxofre e melhorar a estabilidade do ciclo das baterias, "Xi disse." A modificação da unidade ou de sua estrutura por dopagem ou revestimento de polímero pode levar o desempenho a um nível totalmente novo. "

p Em termos de aplicações, a integração exclusiva do novo projeto de bateria de armazenamento de energia com uma estrutura de íon / elétron agora abriu a porta para a fabricação de sistemas de armazenamento de energia baseados em reações não topotáticas de alto desempenho (não envolvendo uma mudança estrutural para um sólido cristalino).

p O que vem por aí para a equipe? "Vamos nos concentrar na fabricação de sistemas híbridos de cátodo de enxofre independentes para obter baterias de alta densidade de energia, que envolverá a adaptação de novos componentes eletrolíticos e a construção de "camadas de proteção" de lítio para melhorar o desempenho eletroquímico das baterias, "observou Xi.