Las baterías de iones de litio son indispensables para tecnologías ecológicas como los vehículos eléctricos. A pesar de estar limitadas por la baja capacidad de almacenamiento de energía y los altos costos, han ganado atención como baterías de próxima generación debido a su alta densidad energética y el bajo costo del azufre como material. Aun así, la comercialización ha sido un desafío debido a la utilización insuficiente de azufre durante la carga rápida, lo que reduce la capacidad de la batería.
Un nuevo material para acelerar la carga
Otro problema son los polisulfuros de litio producidos durante el proceso de descarga. Estos compuestos migran dentro de la batería, degradando su rendimiento. Para resolver este desafío, los investigadores han desarrollado baterías que incorporan azufre en estructuras de carbono porosas.
En concreto, el profesor Jong-sung Yu y su equipo del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) han sintetizado un nuevo material de carbono multiporoso altamente grafítico dopado con nitrógeno y lo aplicó al cátodo de una batería de litio-azufre. Esta tecnología mantuvo con éxito una alta capacidad energética incluso en condiciones de carga rápida.
El material de carbono recientemente desarrollado se sintetizó empleando un método de reducción térmica que involucra magnesio y ZIF-8, una estructura orgánica de metal. A altas temperaturas, el magnesio reacciona con el nitrógeno en ZIF-8, lo que hace que la estructura del carbono sea más estable y robusta al tiempo que crea una estructura de poros diversa. Esta estructura no solo permite una mayor carga de azufre, sino que también mejora el contacto entre el azufre y el electrolito, lo que mejora significativamente el rendimiento de la batería.
La batería de litio-azufre desarrollada en este estudio utilizó el material de carbono multifuncional sintetizado, a través del simple método de reducción térmica asistida por magnesio, como anfitrión de azufre. Incluso en condiciones de carga rápida con un tiempo de carga completa de solo 12 minutos, la batería alcanzó una alta capacidad de 705 mAh g-1, lo que representa una mejora de 1,6 veces con respecto a las baterías convencionales.
Además, el dopaje con nitrógeno en la superficie del carbono suprime eficazmente la migración de polisulfuro de litio, lo que permite que la batería conserve el 82 % de su capacidad incluso después de 1.000 ciclos de carga y descarga, lo que demostró una excelente estabilidad.
Artículos relacionados
Stellantis y Zeta Energy anuncian una revolución de las baterías para vehículos eléctricos
Naturgy y Ciuden dan una segunda vida a las baterías de vehículos
ITE arranca un nuevo proyecto de baterías para cargar un vehículo eléctrico en 15 minutos
Baterías sin cobalto para impulsar coches eléctricos más limpios
