p Cientistas de Cingapura do NanoBio Lab (NBL) da A * STAR desenvolveram uma nova abordagem para preparar cátodos de lítio-enxofre de próxima geração, o que simplifica o processo complicado e normalmente demorado para produzi-los. Isso representa um passo promissor para a comercialização de baterias de lítio-enxofre, e aborda a necessidade da indústria de uma abordagem prática para aumentar a produção de novos materiais que melhoram o desempenho da bateria. p Embora a bateria de íon de lítio seja amplamente reconhecida como uma tecnologia avançada que pode alimentar dispositivos de comunicação modernos com eficiência, ele tem desvantagens, como capacidade de armazenamento limitada e problemas de segurança devido à sua instabilidade eletroquímica inerente. Isso vai mudar com uma nova técnica simplificada desenvolvida pela equipe de pesquisadores do NBL, no desenvolvimento de cátodos de lítio-enxofre a partir de materiais baratos disponíveis comercialmente. Alta densidade de energia teórica do enxofre, baixo custo e abundância contribuem para a popularidade dos sistemas de bateria de lítio-enxofre como um substituto potencial para baterias de íon-lítio.

p Teoricamente, As baterias de lítio-enxofre são capazes de armazenar até 10 vezes mais energia do que as de íon-lítio, mas até agora são incapazes de sustentar isso durante repetidas cargas e descargas da bateria. O cátodo de lítio-enxofre da NBL demonstrou excelente capacidade específica de até 1, 220 mAh / g, o que significa que 1 grama deste material pode armazenar uma carga de 1, 220 mAh. Em contraste, um cátodo de íon de lítio típico tem uma capacidade de energia específica de 140 mAh / g. Além disso, O cátodo do NBL pode manter sua alta capacidade por mais de 200 ciclos de carga com perda mínima de desempenho. A chave para isso foi a abordagem única de duas etapas da NBL para preparar o cátodo.

p Ao construir primeiro o hospedeiro de carbono antes de adicionar a fonte de enxofre, os pesquisadores obtiveram um nanomaterial poroso interconectado 3-D. Esta abordagem evita que o andaime de carbono da NBL entre em colapso quando a bateria é carregada, ao contrário dos cátodos preparados convencionalmente. Este último colapsa durante a carga inicial e o ciclo de descarga, resultando em uma mudança estrutural. Como tal, os cátodos convencionais tornam-se altamente densos e compactos com uma área de superfície inferior e poros menores, resultando em menor desempenho da bateria do que o andaime de carbono da NBL. Na verdade, O cátodo do NBL ofereceu capacidade específica 48% maior e 26% menos capacidade de desvanecimento do que os cátodos de enxofre preparados convencionalmente. Quando mais enxofre foi adicionado ao material, O cátodo do NBL alcançou uma alta capacidade prática de área de 4 mAh por cm ² .

p “Mostramos que a técnica de preparação de cátodos de enxofre tem forte influência no desempenho eletroquímico em baterias de lítio-enxofre, "disse o professor Jackie Y. Ying, que lidera a equipe de pesquisa do NBL. "Nosso método é industrialmente escalável e prevemos que terá um impacto significativo no projeto futuro de baterias práticas de lítio-enxofre."

p Os pesquisadores do NBL estão trabalhando no projeto e na otimização não apenas do cátodo, mas também o ânodo, separador e eletrólito através da engenharia de nanomateriais. O objetivo é desenvolver um sistema de célula completa para bateria de lítio-enxofre que tenha capacidade superior de armazenamento de energia, em comparação com as baterias convencionais de íons de lítio. Esse novo sistema de bateria pode durar muito mais do que as baterias atuais, e seria de grande interesse para dispositivos eletrônicos, veículos elétricos e armazenamento de energia da rede.