batterie al litio-zolfo (Li-S), che impiegano zolfo come catodo e litio metallico come materiali anodici, sono stati ampiamente nominati come uno dei più promettenti sistemi di accumulo elettrochimico di nuova generazione grazie al suo basso costo e all'elevata capacità teorica. Però, la dissoluzione del suo prodotto litiato (polisolfuri di litio) nell'elettrolita limita l'applicazione pratica delle batterie al litio-zolfo, alla fine con conseguente scarso rendimento del ciclo e altri inconvenienti, come la rapida diminuzione della capacità.

Uno studio recente, affiliato all'UNIST ha fatto una scoperta sorprendente che potrebbe risolvere questo problema. Nello studio, pubblicato nel numero del 27 luglio del Giornale dell'American Chemical Society (JACS) , il team di ricerca ha dimostrato che le particelle di zolfo possono essere incapsulate ermeticamente sfruttando le proprietà uniche dei materiali bidimensionali, come il bisolfuro di molibdeno (MoS ₂ ). Questa svolta è stata guidata dal professor Hyun-Wook Lee presso la School of Energy and Chemical Engineering dell'UNIST in collaborazione con un team di ricerca, con sede a Singapore.

Il rivestimento MoS aiuta a prevenire la fuoriuscita e la sublimazione dello zolfo in ambienti ad alto vuoto, ma c'è stata poca osservazione e comprensione in situ della microscopia elettronica a trasmissione (TEM) di questo nuovo materiale all'interno delle batterie a Singapore. Per valutare l'espansione del volume di MoS ₂ -sfere cave di zolfo incapsulate, Il professor Lee e il suo team hanno condotto uno studio TEM in situ sul processo di litiazione dello zolfo nello studio.

"A Singapore attualmente mancano specialisti TEM in situ, "dice il professor Lee, uno dei pochissimi specialisti TEM in situ al mondo. "I nostri risultati forniscono preziose informazioni sulla chimica della litiazione dello zolfo su scala nanometrica".

La microscopia elettronica a trasmissione (TEM) è una tecnica di imaging che consente l'indagine diretta degli intimi dettagli strutturali di un'ampia varietà di nanomateriali, soprattutto nanomateriali a base di carbonio, compreso il grafene. sono costosi, grande, strumenti ingombranti che richiedono una notevole quantità di formazione e abilità specializzate. Ciò ostacola l'osservazione in situ in tempo reale del ciclo di carica-scarica delle batterie Li-S.

Il professor Lee è diventato un esperto in questo campo dopo la prima esposizione a TEM durante il suo periodo al KAIST. All'Università di Stanford, come borsista post-dottorato, ha lavorato giorno e notte, lottando con TEM. Queste esperienze gli hanno permesso di lavorare con successo e soddisfare le richieste del mercato delle batterie agli ioni di litio per la costruzione di batterie migliori.

"TEM è uno strumento microscopico straordinariamente potente che esiste oggi, in grado di produrre ad alta risoluzione, immagini dettagliate di un nanometro, " dice il professor Lee. "La mia esperienza nel trattare con TEM sia alla KAIST che alla Stanford University mi ha guidato e nutrito per diventare un esperto di TEM in situ".