Química de la superficie en las baterías de litio-azufre estabilizadas con fosfuro de cobalto

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• El ciclo estable en las baterías de litio-azufre requiere el confinamiento de los intermedios de polisulfuro de litio.
• La comprensión de las interacciones químicas que rigen el confinamiento del polisulfuro es crucial pero limitada.

Objetivo del estudio:

• Informar de un nuevo mecanismo general para la unión de polisulfuro de litio.
• Investigar el papel de las capas de oxidación superficial en los fosfidos y calogenuros de metales de transición.

Principales métodos:

• Caracterización de las nanopartículas de CoP y sus productos de oxidación.
• Investigación de la adsorción de polisulfuro en las superficies de CoP.
• Pruebas electroquímicas de celdas de baterías de litio-azufre con cátodos de azufre modificados por CoP.

Principales resultados:

• Las nanopartículas de CoP exhiben una fuerte adsorción de polisulfuros debido a la oxidación superficial que forma especies de Co-O-P.
• Los sitios Co de superficie activados forman fuertes enlaces Co-S con los polisulfuros.
• Las nanopartículas de CoP proporcionan un cátodo de azufre estable con alta carga de masa (7 mg cm-2) y capacidad de área (5,6 mAh cm-2), que hace ciclos de 200 ciclos.

Conclusiones:

• La unión de polisulfuro inducida por oxidación superficial es un mecanismo general aplicable a varios compuestos de metales de transición.
• Este mecanismo mejora el confinamiento del polisulfuro y la conversión electroquímica, estabilizando los cátodos de azufre.
• Las nanopartículas de CoP son prometedoras para mejorar el rendimiento de las baterías de litio-azufre.