Investigadores de la Universidad de Manchester han desarrollado un cátodo de grafeno dopado para fabricar baterías de litio-azufre de gran estabilidad, un decubrimiento que ha sido publicado en la revista Nature Chemical Communications, que informa sobre la capacidad de carga de estas nuevas baterías Li-S, a partir de un documento de acceso abierto que está disponible para quien quiera disponer de su información.

En eset documento se menciona una capacidad de carga del 100 % de las baterías Li-S utilizando el material del cátodo con 500 ciclos de carga / descarga a tasas de 0.5 C, 1 C, 2 C y 3 C mediante láser ultravioleta pulsado, capaz de formar electrodos de grafeno dopado con azufre (S) y nitrógeno (N) con varias cargas de nanoparticulas como plata, platino, silicio y sufuro de molibdeno a partir de una tinta orgánica especialmente formulada con varias micropartículas.

Estas baterías son muy interesantes para la industria, ya que su alta densidad energética las establece como las candidatas ideales para sustituir las actuales de ion-litio, y su capacidad específica es muy alta, al tiempo que su densidad de energía teórica es de 2.600 Wh/kg.

En cualquier caso, lo más importante es que la abundancia del azufre es muy abundante en la naturaleza, además de ser ambientalmente inocuo en comparación con la escasez del litio y lo difícil de su extracción.

La parte negativa de este sistema de almacenamiento energético es la baja conductividad del azufre, teniendo en cuenta que el factor clave del efecto lanzadera en la reacción electroquímica en el cátodo de azufre es el polisulfuro de litio soluble que induce esta baja estabilidad del ciclado y la pérdida de azufre cuando viaja por el electrolito.

Es en este punto en el que entra en escena el grafeno, donde la creación de un cátodo del mismo para la batería de Li-S mantendría la capacidad energética al 100 % tras 500 ciclos de carga y descarga a tasas de 0.5 C, 1C, 2C y 3 C.

El resultado final es una estructura de grafeno porosa en la que se suprime la disolución de los polisulfuros de litio en el electrolito. El grafeno dopado con N/S inducido por láser logra reducir la resistencia a los electrolitos, la resistencia al contacto entre fases y la resistencia a la transferencia de carga, lo que acelera la salida de los electrones y el transporte de los iones de litio.