Regulación del polisulfuro por la barrera zwitteriónica hacia baterías de litio-azufre duraderas

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El transporte de polisulfuro es un gran desafío en las baterías de litio-azufre (Li-S), limitando su rendimiento y vida útil.
• La regulación efectiva de los intermedios de polisulfuro es crucial para el desarrollo de una química de batería Li-S fiable.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo zwitterion polimérico (PZI) para la regulación inteligente de los polisulfuros en las baterías Li-S.
• Investigar la capacidad del PZI para mejorar la transferencia de iones y suprimir el transporte de polisulfuro.

Principales métodos:

• Síntesis de un único zwitterión polimérico (PZI) con sulfofilia y litiofilia integradas.
• Implementación de PZI como una capa intermedia funcional en las celdas de batería Li-S.
• Pruebas electroquímicas, incluida la estabilidad en ciclos, la capacidad de velocidad y la retención de capacidad en condiciones exigentes.

Principales resultados:

• El PZI restringe efectivamente la permeación del polisulfuro al tiempo que facilita una rápida conducción de Li+.
• Las células Li-S basadas en PZI demuestran una excelente ciclabilidad durante 1000 ciclos con una disminución mínima de la capacidad (0,012% por ciclo).
• Alta capacidad de retención de superficie (5,3 mAh cm-2 después de 300 ciclos) obtenida con una alta carga de azufre y un electrolito limitado.

Conclusiones:

• La capa intermedia PZI desarrollada ofrece una estrategia prometedora para mitigar el transporte de polisulfuro en las baterías Li-S.
• El PZI contribuye a una electroquímica de azufre fácil y estable, lo que permite un rendimiento de batería Li-S de alta eficiencia y larga duración.