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O grafeno dopado com nitrogênio (NG) é um material de matriz condutiva promissor para a fabricação de baterias Li/S de alto desempenho. Aqui relatamos um método simples, de baixo custo e escalável para preparar um cátodo nanocomposto sem aditivos, no qual nanopartículas de enxofre estão envoltas dentro das folhas de NG (S@NG). Mostramos que o Li/S@NG pode fornecer altas capacidades de descarga específicas em altas taxas, ou seja, ∼ 1167 mAh g(-1) a 0,2 C, ∼ 1058 mAh g(-1) a 0,5 C, ∼ 971 mAh g(-1) a 1 C, ∼ 802 mAh g(-1) a 2 C e ∼ 606 mAh g(-1) a 5 C. As células também demonstram uma vida de ciclo ultra-longa, superior a 2000 ciclos, e uma taxa de diminuição da capacidade extremamente baixa (0,028% por ciclo), que está entre o melhor desempenho demonstrado até agora para células Li/S. Além disso, o cátodo S@NG pode ser ciclado com uma eficiência coulombica excelente superior a 97% após 2000 ciclos. Com um alto conteúdo de S ativo (60%) no peso total do eletrodo, o cátodo S@NG pode fornecer uma energia específica que é competitiva com as células de íon de lítio de última geração, mesmo após 2000 ciclos. A análise espectroscópica por raios-X e os resultados de cálculos ab initio indicam que o excelente desempenho pode ser atribuído à grade C-C bem restaurada e à capacidade única de ligação de polissulfeto de lítio dos grupos funcionais N nas folhas de NG. Os resultados indicam que as células Li/S baseadas em nanocompostos S@NG têm um grande potencial para substituir as baterias atuais de íon de lítio.
Qiu et al. (Terça,) estudaram essa questão.