Universidade Xi'an Jiaotong da China desenvolve novo catalisador; densidade energética de bateria de lítio-enxofre atinge 418,6 Wh/kg

De acordo com pt.wedoany.com-A equipe do Professor Xi Kai, da Universidade Xi'an Jiaotong, na China, desenvolveu um novo catalisador de interface de ancoragem eletrônica, que acelera significativamente a eficiência da conversão sólido-sólido em baterias de lítio-enxofre sob condições de eletrólito pobre. A bateria tipo pouch de 3,6 Ah montada atingiu uma densidade energética de 418,6 Wh·kg⁻¹.

As baterias de lítio-enxofre são consideradas um importante sistema candidato para a próxima geração de tecnologias de armazenamento de energia devido à sua alta densidade energética teórica, baixo custo e características ecológicas. No entanto, sob a condição crítica para a industrialização de alta densidade energética — o regime de eletrólito pobre —, a cinética lenta da reação de redução do enxofre é um problema proeminente. Especialmente na etapa de conversão sólido-sólido de LiS para Li₂S, a alta barreira energética e o atraso na reação levam facilmente ao acúmulo de polissulfetos, ao bloqueio de sítios ativos, à baixa utilização do enxofre e à degradação da estabilidade cíclica, restringindo a aplicação em larga escala.

Para enfrentar esse desafio, a equipe do Professor Xi Kai, da Faculdade de Química da Universidade Xi'an Jiaotong, propôs uma estratégia de engenharia de interface de ancoragem eletrônica, construindo com precisão um novo sistema catalítico que combina características de ordem de longo alcance e desordem local. A equipe, por meio da modificação de nanodomínios amorfos e do ajuste fino da estrutura eletrônica local, construiu sítios ativos de ordem gradiente e desenvolveu o catalisador de interface de ancoragem eletrônica a-FeOOH@Fe/AlOx (EPIC). Este catalisador alcança uma sinergia catalítica por meio de interações eletrônicas em múltiplos níveis. Sua estrutura única forma caminhos condutores eficientes e características de doação de elétrons gradiente, conseguindo desacoplar com sucesso o processo de redução do enxofre e acelerando significativamente a eficiência da conversão sólido-sólido sob condições de eletrólito pobre.

Os resultados da pesquisa relacionada foram publicados na revista da área de materiais Advanced Materials, com o título "Construção de baterias de lítio-enxofre de alta densidade energética através da engenharia de interface de ancoragem eletrônica para acelerar a cinética de conversão sólido-sólido". O Professor Assistente Jin Li, os doutorandos Jin Zhengqian e Deng Teng são os primeiros autores co-igual. O Professor Xi Kai é o autor correspondente, e a Universidade Xi'an Jiaotong é a única unidade de correspondência do artigo. Este trabalho recebeu orientação de especialistas como o Professor R. Vasant Kumar da Universidade de Cambridge, o Professor Peng Luming da Universidade de Nanjing, o Professor Pang Quanquan da Universidade de Pequim e o Professor Fu Yongzhu da Universidade de Zhengzhou. Além disso, foi financiado pelo Projeto de Cultivo e Projeto Geral do Programa de Pesquisa Principal "Além dos Sistemas de Baterias Tradicionais" da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pelo Fundo Jovem da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pelo Fundo Geral de Pós-Doutorado da China, pelo Fundo Jovem da Província de Shaanxi e pelo Programa de Talentos Inovadores Qinchuangyuan da Província de Shaanxi.