(Invitado) Estabilización de los electrodos e interfaces en baterías de litio-azufre

A medida que la electrificación del sector del transporte y el almacenamiento en red de electricidad producida a partir de fuentes renovables como la solar y la eólica evolucionan rápidamente, los desafíos de costo, sostenibilidad y cadena de suministro se convertirán en el problema dominante. Las baterías de litio-azufre ofrecen ventajas significativas de sostenibilidad y costo en comparación con las baterías de iones de litio actualmente utilizadas, ya que el azufre es abundante y económico y ofrece una capacidad de orden de magnitud mayor que los cátodos de óxido. Sin embargo, la comercialización de baterías de litio-azufre enfrenta algunos desafíos, como la baja vida útil en celdas prácticas. Estos desafíos se originan en la mala conducción electrónica e iónica en el azufre y sus productos descargados, el transporte de polisulfuro y la mala ciclicidad del ánodo de litio metálico. Para superar algunas de estas dificultades, generalmente se añade una gran cantidad de carbono conductor y electrolito líquido a la celda; estos mejoran la vida útil, pero reducen drásticamente la densidad energética práctica y hacen que las baterías de litio-azufre sean poco competitivas en comparación con las baterías de iones de litio. Para superar los desafíos mencionados, esta presentación se centrará en optimizar los cátodos de azufre y disulfuro de litio, la incorporación de electrocatalizadores en el cátodo para mejorar la redox del azufre, el desarrollo de electrolitos avanzados, la incorporación de aditivos en el cátodo y el electrolito para estabilizar las interfaces cátodo-electrolito y ánodo-electrolito, y celdas sin ánodo que eliminan el manejo de láminas delgadas de litio metálico, manteniendo el nivel de carga de azufre y la relación electrolito/azufre en un nivel prácticamente aceptable. Se discutirán las mejoras logradas y los mecanismos involucrados en la mejora del rendimiento basados en datos de caracterización en profundidad obtenidos con espectrometría de iones secundarios de tiempo de vuelo (TOF-SIMS), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS), espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN), etc.