Baterías Li-S de estado sólido con reacción rápida de sólido-sólido con azufre

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de litio-azufre de estado sólido (ASSLSB) ofrecen alta energía, seguridad y bajo costo para el almacenamiento de energía de próxima generación.
• El bajo rendimiento de la velocidad y la vida útil corta en ASSLSB se atribuyen a las reacciones redox de azufre sólido-sólido (SSSRR) lentas en los límites de tres fases.

Objetivo del estudio:

• Abordar las limitaciones de las ASSLSB mejorando el SSSRR lento.
• Desarrollar un nuevo electrolito sólido que pueda actuar como mediador redox para acelerar la SSSRR.

Principales métodos:

• Desarrollo de electrolitos sólidos en fase de vidrio de yoduro de tioborfosfato de litio (LBPSI).
• Utilizando el redox reversible de I-/I2/I3- dentro del electrolito sólido como mediador redox superficial.
• Investigar el impacto del mediador redox en la densidad de los sitios activos y la cinética de la reacción.

Principales resultados:

• El LBPSI GSE facilitó una rápida SSSRR, aumentando significativamente la densidad de los sitios activos.
• Los ASSLSB demostraron una carga ultrarrápida con una capacidad de 1,497 mAh g-1 de azufre a 2 ° C y mantuvieron 784 mAh g-1 de azufre a 20 ° C.
• Se observó un rendimiento excepcional a velocidades extremas (432 mAh g−1 de azufre a 150°C, 60°C) y estabilidad del ciclo (80,2% de retención durante 25.000 ciclos a 5°C).

Conclusiones:

• El LBPSI GSE desarrollado media efectivamente el SSSRR, superando las limitaciones anteriores en los ASSLSB.
• Este enfoque mediado por redox permite una capacidad de alta velocidad y una estabilidad de ciclo superior para los ASSLSB.
• Los hallazgos allanan el camino para ASSLSBs avanzados, de alta energía y seguros.