Benítez, Almudena

Caballero Amores, Álvaro

Morales Palomino, Julián

Spanish

Repositorio Institucional de la Universidad de Córdoba

  O15 44  GRAFENOS EN CONFORMACIÓN 2D Y 3D COMO ELECTRODOS EN BATERÍAS LITIO-AZUFRE  A. Benítez, A. Caballero, J. Morales  Dpto. Química Inorgánica e Ingeniería Química, I.U.I. Química Fina y Nanoquímica  Campus de Rabanales – Universidad de Córdoba, 14071 Córdoba, España. q62betoa@uco.es  En la actualidad, la sociedad necesita sistemas de almacenamiento de energía que sean cada vez más eficientes, duraderos, con un menor tiempo de recarga y con un bajo impacto ambiental para satisfacer la creciente demanda energética. El auge de nuevas aplicaciones de las baterías recargables en sectores como el transporte y energías renovables ha generado la búsqueda de reacciones reversibles que suministren mayor capacidad y energía específica que las implicadas en las baterías Li-ión. El S es un elemento que puede satisfacer este objetivo cuando reacciona con Li y Na en celdas electroquímicas.    La batería recargable de litio-azufre, debido a su alta capacidad teórica (1675 Ah·kg-1) y elevada densidad energética (2600 Wh·kg-1) es una tecnología idónea para estos dispositivos y para el desarrollo de vehículos eléctricos e híbridos.1 La utilización directa de azufre como cátodo de una batería Li/S no resulta práctica debido, entre otros inconvenientes, a su naturaleza poco conductora y a la solubilidad de los polisulfuros en el electrolito. Por ello, para la fabricación del cátodo se emplean materiales carbonosos como matriz conductora, y aquí el grafeno se presenta como un material de gran importancia para hacer frente a este desafío.2  En esta comunicación se propone la utilización de grafenos de diferentes características morfológicas para formar composites Grafeno-Azufre (G-S) como base del cátodo en baterías Li/S. La conformación de grafenos tridimensionales (G3D) mejora las propiedades texturales, proporcionando una elevada superficie específica y un volumen de poro mayor que en los grafenos bidimensionales (G2D) obtenidos por exfoliación térmica.                      La síntesis de grafenos 3D se lleva a cabo a partir de óxido grafítico, derivado de grafito. El óxido grafítico (GO) es preparado mediante el método modificado de Hummers, y posteriormente, mediante una etapa de reducción, se obtienen G3D empleando un proceso hidrotermal con unas condiciones de presión y temperatura determinadas. Se mejoran las propiedades de los G3D dopándolos con nitrógeno, gracias al empleo de urea.   Con estos materiales se sintetizan composites de G-S mediante un método químico que utiliza etilendiamina para crear nano-partículas de azufre, logrando grafenos funcionalizados de gran estabilidad electroquímica.3 La fuerte afinidad del azufre por este grafeno permite desarrollar baterías con buenas propiedades de ciclaje, altas densidades energéticas, seguras, económicas y benignas con el medio ambiente. Los resultados muestran un notable rendimiento electroquímico, logrando elevados valores tanto de capacidad específica (730 Ah·kg-1) como de energía liberada (1533 Wh·kg-1).                      1 Yang, Y.; Zheng, G.; Cui, Y. Chem.Soc.Rev., 2013, 42, 3018. 2 Kim, H.; Lim, H-D.; Kim, J.; Kang, K. J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 33. 3 Chen, H.; Wang, C.; Dong, W.; Lu, W.; Du, Z.; Chen, L. Nano Letters, 2015, 15, 798. G3D G2D 

Grafenos en conformación 2D y 3D como electrodos en baterías Litio- Azufre

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