Se realizan investigaciones y experimentos continuos para encontrar baterías nuevas y mejores que sean sostenibles, seguras y estables. En uno de estos intentos, los investigadores descubrieron una batería de sulfuro de litio estable y segura que puede plegarse e incluso cortarse por la mitad.
Un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China Se crearon con éxito baterías de litio basadas en sulfuros de metales de transición. Los investigadores recubrieron cátodos de sulfuro de hierro con polímeros, lo que resultó en un ciclo estable y alta seguridad. Luego, después de 300 ciclos, el disulfuro de hierro de carburo de litio... La celda de bolsa retuvo alrededor del 72.0 % de su capacidad. Además, este litio-azufre (Li-S) después de 100 ciclos, había sin degradación de la capacidad.
Sorprendentemente, los científicos lograron doblar y cortar una de las celdas de la bolsa de la batería. Según los investigadores, esto demuestra su alta seguridad para aplicaciones prácticas.
Ventajas: Los sulfuros de metales de transición (MSc) de tipo conversión tienen ventajas como su fácil disponibilidad, alta densidad energética y bajo costo. Estas cualidades los convierten en cátodos prometedores para baterías de iones de litio (LIB).
Desafíos: El MSx presenta problemas de estabilidad a altas temperaturas debido al cierre por polisulfuro. Además, experimenta una expansión de volumen considerable y una cinética de reacción lenta.
Soluciones: El grupo propuso previamente el uso de un electrolito a base de carbonato para separar dos electrodos, un cátodo de sulfuro de hierro junto con un ánodo que contiene metal litio.
Sin embargo, esta solución generó otro problema.
Problema: Los investigadores mencionaron que la incompatibilidad del MSx con electrolitos a base de carbonato representa un desafío importante para la química de este tipo de batería. Los polisulfuros reaccionan con los solventes de carbonato, formando precipitados en la superficie del electrodo. Esto crea una barrera para la transferencia de carga, lo que provoca el bloqueo del electrodo y la falla de la batería.
La Solución: Los cátodos de sulfuro de hierro se recubrieron con diferentes polímeros. Esto redujo la corrosión sin afectar ni reducir la funcionalidad ni la recarga. Se utilizaron específicamente ácido poliacrílico (PAA), óxido de polietileno (PEO) y poliacrilamida (PAM), ya que todos contienen grupos funcionales con efecto quelante.
En otra investigación, un Producción de baterías ecológicas a partir de síntesis totalmente seca y óxido de sal de roca fue descubierto.
La (reporte) menciona: “El efecto de quelación se basa en la coordinación de pares de electrones solitarios en oxígeno o nitrógeno y orbitales vacíos de metales de transición multivalentes”.
Pruebas de rendimiento electroquímico muestran que el PAA funcionó mejor al conservar la capacidad de descarga del electrodo después de 300 ciclos de carga y descarga.
Posteriormente, añadieron un cátodo de sulfuro de hierro (FeS₂) recubierto de PAA al diseño del prototipo de batería de sulfuro de litio, estable y seguro. El diseño también incluye una lámina metálica de litio como fuente de iones y un ánodo de carburo de litio (LiC₃). Además, la prueba demostró que no se produjo degradación de la capacidad después de 2 ciclos, ni siquiera al plegar o cortar la celda.
Los investigadores también afirmaron: “Las celdas completas LiC6||MoS6 demostraron una excelente estabilidad cíclica durante 300 ciclos con la misma alta capacidad que la media celda (Li||MoS6), y la misma situación también ocurrió en LiC6||VS4”, afirmaron.
