MEJORAMIENTO DE PERFORMANCE EN BATERÍAS DE Li-S MEDIANTE EL USO DE UN SEPARADOR MODIFICADO

C. B. ROBLEDO; D. BARRACO; O. CÁMARA; E. P. M LEIVA; A. VISINTIN; F. MULDER

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Físico Química y Química Inorgánica Argentino; 2015

Las baterías de ión-litio son ampliamente utilizadas en dispositivos portátiles. Sin embargo, se necesitan baterías con mayor capacidad y ciclos de vida útil para que sean utilizadas en autos eléctricos. Particularmente promisorias son las baterías de Li- S. La capacidad teorética del azufre es de 1673 mAh/g1, 10 veces mayor que la del LiCoO2 utilizado actualmente en las baterías de ión-litio. En principio, las baterías de Li-S están formadas por un electrodo positivo que contiene azufre elemental (S8), un electrolito líquido orgánico y un electrodo negativo de litio metálico. En realidad, el electrodo positivo esta formado por una mezcla de azufre, carbono como agregado conductor y un polímero aglutinante. Como estos agregados no son activos para el almacenamiento de carga, se debe minimizar su cantidad para no disminuir sustancialmente la densidad energética de la batería. Las Las reacciones que ocurren en los electrodos son las siguiente2: Electrodo Positivo: ?????? A pesar de ciertas discrepancias en la literatura acerca del mecanismo por el cual la batería es descargada, es aceptado generalmente que el proceso involucra la disolución del material activo en el electrolito formando polisulfuros de cadena larga, que a medida que se van reduciendo, forman polisulfuros de cadena más corta hasta formar el producto final, Li2S, el cuál es insoluble y precipita sobre el cátodo3. En este trabajo se busca como primer objetivo optimizar la cantidad de azufre a utilizar en el cátodo para lograr mayor capacidad. En un segundo plano, para disminuir la disolución de material activo en el electrolito, se cubrió el separador de la batería con un material conductor que de cierta manera ?atrapa? los polisulfuros y hace que permanezcan cerca del cátodo, para que su reducción ocurra en la interfaz entre la superficie del separador y el electrodo. De esta manera se pretende disminuir la pérdida de masa de material activo y aumentar la capacidad total. Con esta estrategia, se logró obtener una capacidad inicial reversible de 1100 mAh/g (corriente de C/20) y 450 mAh/g después de 60 ciclos a una corriente de C/5. De este modo, se logró aumentar la capacidad de la celda en 100 mAh/g. 1. Chen, L. & Shaw, L. L. Recent advances in lithium?sulfur batteries. J. Power Sources 267, 770?783 (2014). 2. Glaize, C. & Geniès, S. Lithium Batteries and Other Electrochemical Storage Systems. 354 (John Wiley & Sons Inc., 2013). 3. Nazar, L. F., Cuisinier, M. & Pang, Q. Lithium-sulfur batteries. MRS Bull. 39, 436?442 (2014).