Come si dovrebbero progettare materiali di carbonio porosi per catodi avanzati di batterie Li-S? Quali elettroliti sono ampiamente studiati per le batterie Li-S ad alta sicurezza? In un articolo pubblicato su Nano , un gruppo di ricercatori di Qingdao, La Cina ha esaminato i recenti progressi nei materiali catodici di zolfo/carbonio ed elettroliti ad alta sicurezza verso batterie Li-S avanzate. Vengono inoltre discussi alcuni potenziali problemi e possibili direzioni di sviluppo.

La batteria al litio-zolfo (Li-S) è una delle batterie secondarie più promettenti per la sua elevata densità di energia, elevata abbondanza naturale e natura rispettosa dell'ambiente dello zolfo. Però, l'applicazione commerciale della batteria Li-S incontra alcuni ostacoli tecnici, come la bassa stabilità del ciclo derivata dall'effetto navetta dei polisolfuri, bassa conducibilità elettrica dello zolfo, e l'espansione del volume durante il processo di carica/scarica. Per di più, a causa dell'infiammabilità dei solventi organici negli elettroliti liquidi, la formazione continua di dendriti di litio e la bassa temperatura di accensione delle miscele carbonio-zolfo, la sicurezza delle batterie Li-S è diventata un'altra criticità da risolvere.

Negli ultimi anni, sono state proposte molte strategie diverse per migliorare le prestazioni elettrochimiche e la sicurezza delle batterie Li-S, contenente lo sviluppo di catodi compositi carbonio/zolfo, progettazione di elettroliti ritardanti di fiamma e protezione degli elettrodi negativi. In questa recensione, vengono prima discusse le sfide e le tendenze delle batterie Li-S. Vengono poi presentati in dettaglio i recenti progressi dei materiali catodici compositi zolfo/carbonio per batterie Li-S. Quindi vengono riassunti i metodi di valutazione e l'ultimo sviluppo di elettroliti ad alta sicurezza verso batterie Li-S avanzate. Finalmente, sono previsti i trend di sviluppo della batteria Li-S. Sebbene alcuni problemi nelle batterie Li-S siano ancora sconosciuti o contraddittori, il suo velo misterioso verrà gradualmente svelato con ulteriori approfondite ricerche.

Ulteriori coautori del documento sono Chen-Liu e Yue Gao del SINOPEC Safety Engineering Institute, Jin-Mei Zhang e Ya-Qin Wang del Centro nazionale di registrazione per i prodotti chimici, Ministero della gestione delle emergenze della Repubblica popolare cinese.

Per maggiori informazioni sulla ricerca descritta, i lettori sono invitati ad accedere al giornale su Nano .