es.wedoany.com Noticia: El equipo del académico Sun Shigang y del profesor Liao Honggang de la Universidad de Xiamen, en colaboración con el equipo del profesor Huang Yunhui de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, utilizando un dispositivo de microscopía electrónica de transmisión en fase líquida electroquímica in situ desarrollado de forma independiente, ha observado por primera vez en tiempo real a escala nanométrica el fenómeno de separación de fases impulsado por la concentración en la interfaz electrodo/electrolito, revelando la formación y evolución de la capa interfacial de polisulfuro de litio de alta concentración en baterías de litio-azufre. Los resultados se publicaron en la revista Nature.
Las baterías de litio-azufre se consideran un sistema importante para la próxima generación de baterías de almacenamiento de energía de alta densidad energética, pero en condiciones cercanas a aplicaciones prácticas, como altas cargas de azufre y electrolito pobre, los mecanismos microscópicos de las reacciones internas han sido difíciles de observar y explicar durante mucho tiempo, lo que limita la mejora de la densidad energética, el rendimiento de carga rápida y la estabilidad cíclica de las baterías. El equipo de investigación superó las limitaciones de los métodos de observación tradicionales y utilizó la microscopía electrónica de transmisión en fase líquida electroquímica in situ para lograr imágenes dinámicas en tiempo real de alta resolución de este tipo de reacciones interfaciales.
Las observaciones revelaron que, durante el proceso de descarga, el polisulfuro de litio se enriquece continuamente en la interfaz del electrodo y sufre una separación de fases, formando una capa interfacial de alta concentración rica en grupos iónicos, estableciendo dos rutas de deposición de sulfuro de litio: una, la reacción de transferencia de carga en la superficie del electrodo seguida de deposición; la otra, la transferencia de carga en el electrolito seguida de deposición y crecimiento. Ambas rutas determinan conjuntamente la eficiencia y estabilidad de la reacción de conversión de azufre en las baterías de litio-azufre.
Basándose en los hallazgos anteriores, el equipo propuso un plan de optimización para el diseño de materiales y la regulación interfacial de baterías de litio-azufre de alta densidad energética y carga rápida, que consiste en establecer un equilibrio entre la nucleación mediada por la superficie y el crecimiento mediado por la solución mediante la regulación razonable de la concentración de polisulfuro de litio, el contenido de azufre y la estructura interfacial del electrodo, logrando así una conversión eficiente del azufre y mejorando el rendimiento de la batería. Este estudio revela el mecanismo de formación de la capa de deposición de sulfuro de litio de espesor micrométrico, proporcionando una nueva base científica para el diseño de dispositivos de almacenamiento de energía de próxima generación con alta densidad energética, carga rápida y larga vida útil.
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