Científicos rusos, utilizando una técnica in situ sencilla basada en polianilina y azufre, han desarrollado un material de cátodo prometedor para baterías de litio/potasio. Los investigadores que participaron en este estudio proceden del Centro Federal de Investigación de Química Física y Química Farmacéutica de la Academia de Ciencias de Rusia (Chernogolovka), del Centro Federal de Investigación de la Academia de Ciencias de Rusia en Ufá, de la Universidad Estatal de Tecnología del Petróleo de Ufá y del Instituto de Física de los Metales M.N. Mikheev de la Rama de los Urales de la Academia de Ciencias de Rusia (Ekaterimburgo). Los resultados de la investigación se han publicado en la revista "Synthetic Metals".

Los expertos han propuesto un nuevo método sencillo para fabricar materiales de cátodo para baterías de iones de litio y de potasio, basado en el polímero conductor polianilina (PANI), nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) y azufre. Este método se basa en la polimerización química in situ de la anilina en presencia de MWCNT y persulfato de amonio, lo que garantiza una distribución uniforme de los componentes en el material compuesto. El tamaño de las nanopartículas de azufre es de unos 20 nanómetros, lo que mejora su disponibilidad para reacciones electroquímicas. Un contenido de azufre relativamente bajo (hasta un 25% en peso) evita los problemas típicos de las baterías tradicionales de litio-azufre, como la solubilidad de los polisulfuros y la baja conductividad eléctrica.

Un material compuesto PANI/MWCNT/S con un contenido de azufre del 3-5%, que es uno de los más prometedores, mostró una capacidad específica de 165 mAh/g a una densidad de corriente de 100 mA/g y un voltaje de descarga promedio de 2,4 V, superando los valores correspondientes de la polianilina pura y sus compuestos con nanotubos sin azufre.

Además de las baterías de litio, los científicos realizaron por primera vez pruebas preliminares del cátodo compuesto desarrollado (basado en polianilina y su derivado polianisidina) en baterías de potasio, utilizando una aleación líquida de potasio-sodio (K-Na) como ánodo. Estos resultados abren el camino para explorar la posibilidad de fabricar baterías más económicas y escalables en la era "post-litio". El nuevo método propuesto en el estudio para fabricar materiales de electrodos orgánicos puede reducir los pasos de síntesis y disminuir el costo de producción de los cátodos.