Recentemente, gruppi di ricerca guidati dal prof. Liu Jian e dal prof. Wu Zhongshuai del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze hanno sviluppato Fe _1-x Sfere di carbonio mesoporose decorate con S come nanoreattore per un catodo di batteria al litio-zolfo. Il nanoreattore ha mostrato un'eccellente attività catalitica di polisolfuri e stabilità ciclica. Lo studio è stato pubblicato su Materiali energetici avanzati il 16 aprile.

Le batterie al litio-zolfo hanno un'elevata densità energetica teorica di 2600 Wh kg ^-1 e capacità teorica di 1675 mAh g ^-1 . Però, la lenta dinamica della reazione di conversione dello zolfo nel processo di caricamento e scaricamento porta a un basso tasso di utilizzo dello zolfo e a un grave effetto navetta. Ciò riduce ulteriormente la capacità e la stabilità delle batterie al litio-zolfo.

Perciò, un sistema elettrocatalitico ragionevolmente progettato realizzerebbe una trasformazione catalitica costante ed efficiente del polisolfuro sotto carico di zolfo elevato, con conseguente elevata stabilità ciclica. Nello studio attuale, i ricercatori hanno progettato un nanoreattore di carbonio mesoporoso decorato con Fe . altamente disperso _1-x S nanoparticelle elettrocatalizzatori (Fe _1-x S-NC), e lo ha applicato come catodo di batteria al litio-zolfo per un'elevata attività catalitica e un elevato carico di zolfo.

Il nanoreattore ha una bassa densità di massa, elevata porosità, e un elettrocatalizzatore altamente disperso, che migliora significativamente l'adsorbimento e la capacità di conversione catalitica dei polisolfuri. I ricercatori hanno scoperto che non vi era praticamente alcun decadimento della capacità di Fe _1-x S-NC da un valore iniziale di 1070 mAh g ^-1 dopo 200 cicli e con una densità di corrente di 0,5 C.

"La strategia di progettazione del nanoreattore fornisce un nuovo protocollo per la costruzione di batterie ricaricabili ad alta capacità e a ciclo lungo, " ha affermato il prof. Liu. "Aprirà anche una strada per la progettazione di batterie al litio più sicure e ad alta densità di energia".