Electrolito de polímero en gel asimétrico de doble función basado en PDOL para baterías de litio-azufre de alto...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electroquímica
• Almacenamiento de Energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de litio-azufre (Li-S) ofrecen una alta densidad de energía, pero sufren el transporte de polisulfuros de litio (LiPSs) y el crecimiento de dendritas de litio.
• Estos problemas conducen a una pobre vida útil y preocupaciones de seguridad, lo que dificulta las aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un electrolito de polímero en gel asimétrico (GPE) formado in situ para abordar el transporte de LiPSs y la formación de dendritas de litio en baterías Li-S.
• Mejorar la estabilidad, la vida útil y la seguridad de las baterías Li-S a través de la ingeniería de electrolitos.

Principales métodos:

• Fabricación de un GPE asimétrico con una capa de cátodo PDOL-PSN y una capa de ánodo PDOL-LLZO.
• Se utilizaron interacciones ácido-base de Lewis para el anclaje de LiPSs y se promovió el transporte y la deposición uniforme de Li+.
• Se emplearon simulaciones de dinámica molecular y teoría de funcionales de densidad para investigar el mecanismo de supresión.

Principales resultados:

• El GPE asimétrico demostró un ciclado estable durante más de 2200 horas en celdas simétricas Li//Li.
• Las celdas completas Li-S lograron una alta capacidad de descarga inicial de 1062.1 mAh g-1 con un 87.9% de retención de capacidad después de 100 ciclos.
• La eficiencia de Coulomb se mantuvo por encima del 96.6%, lo que indica una supresión efectiva de las reacciones secundarias.

Conclusiones:

• El GPE asimétrico desarrollado mitiga eficazmente el transporte de LiPSs y promueve un comportamiento uniforme de Li+.
• Esta estrategia ofrece una vía viable para diseñar electrolitos avanzados para baterías Li-S duraderas y de alto rendimiento.