Há pesquisas e experimentos contínuos em andamento para encontrar baterias novas e melhores que sejam sustentáveis, seguras e estáveis. Em uma dessas tentativas, pesquisadores descobriram uma bateria de sulfeto de lítio estável e segura que pode ser dobrada e até cortada ao meio.
Um time de pesquisa do Universidade de Ciência Eletrônica e Tecnologia da China criaram com sucesso baterias de lítio à base de sulfeto de metal de transição. Os pesquisadores revestiram cátodos de sulfeto de ferro em polímeros, resultando em ciclos estáveis e alta segurança. Então, após 300 ciclos, o dissulfeto de ferro de carboneto de lítio célula de bolsa reteve cerca de 72.0% da capacidade. Além disso, este lítio-enxofre (Li-S) após 100 ciclos, houve sem degradação de capacidade.
Surpreendentemente, os cientistas conseguiram dobrar e cortar uma das células da bolsa da bateria. De acordo com os pesquisadores, isso prova que a célula é altamente segura para aplicações práticas.
Vantagens: Facilmente disponíveis com alta densidade de energia e baixo custo são vantagens dos sulfetos de metais de transição (MSc) do tipo de conversão. Essas qualidades os tornam cátodos promissores para baterias de íons de lítio (LIBs).
desafios: O MSx tem problemas de estabilidade sob altas temperaturas devido ao fechamento de polissulfeto. Ele também enfrenta expansão de volume substancial e cinética de reação lenta.
Soluções: O grupo propôs anteriormente o uso de um eletrólito à base de carbonato para separar dois eletrodos, um cátodo de sulfeto de ferro e um ânodo contendo lítio metálico.
Entretanto, essa solução resultou em outro problema.
Problema: Os pesquisadores mencionaram que a incompatibilidade do MSx com eletrólitos à base de carbonato é um grande desafio para esse tipo de química de bateria. Polissulfetos reagem com solventes de carbonato que formam precipitados na superfície do eletrodo. Isso leva à criação de uma barreira para transferência de carga, causando bloqueio do eletrodo e falha da bateria.
Solução: Os cátodos de sulfeto de ferro foram revestidos com diferentes polímeros. Isso reduziu a corrosão sem afetar ou reduzir a funcionalidade e a recarregabilidade. Ácido poliacrílico (PAA), óxido de polietileno (PEO) e poliacrilamida (PAM) foram usados especificamente, pois todos contêm grupos funcionais com efeito de quelação.
Em outra pesquisa, um produção de baterias ecológicas a partir de síntese totalmente seca e óxido de sal-gema foi descoberto.
O processo de menciona: “O efeito de quelação é baseado na coordenação de pares de elétrons solitários em oxigênio ou nitrogênio e orbitais vazios de metais de transição multivalentes.”
Testes de desempenho eletroquímico mostram que o PAA teve melhor desempenho ao reter a capacidade de descarga do eletrodo após 300 ciclos de carga-descarga.
Depois disso, eles adicionaram um cátodo de sulfeto de ferro (FeS2) revestido com PAA no protótipo de design de bateria de sulfeto de lítio estável e seguro. O design também tem uma folha de metal de lítio como fonte de íons e um ânodo de carboneto de lítio (LiC6). Além disso, o teste também mostrou que não houve degradação de capacidade após 100 ciclos e mesmo quando a célula foi dobrada ou cortada.
Os pesquisadores também declararam: “As células completas LiC6||MoS6 demonstraram excelente estabilidade de ciclo por 300 ciclos com a mesma alta capacidade da meia célula (Li||MoS6), e a mesma situação também ocorreu em LiC6||VS4”, eles declararam.
