O problema é que, nas baterias de lítio-enxofre, as moléculas de lítio e enxofre se formam e fluem para o lítio, reduzindo a capacidade da unidade. Desta forma, os pesquisadores da Universidade de Michigan precisavam fazer que os íons de lítio fluíssem para o enxofre e voltassem — justamente para realizar o que eles chamam de seletividade iônica.
O baixo peso atômicodo lítio e o peso atômico moderado do enxofre significa que as baterias Li-S são relativamente leves (aproximadamente a densidade da água). Elas foram usados no mais longo e de maior altitude vôo de avião movido a energia solarem agosto de 2008.[2]
"Isso significa, potencialmente, um pacote de baterias significativamente mais leve, com a mesma energia utilizável das baterias de lítio-íon contemporâneas, permitindo maior autonomia, melhor dirigibilidade e desempenho aprimorado." Essa tecnologia pode aumentar a velocidade de carregamento rápido das baterias em até 50%, segundo as empresas.
Na verdade, a reação de redução de enxofre ao sulfeto de lítio é muito mais complexa e envolve a formação de polissulfetos de lítio(Li 2S x, 8 <x <1) ao diminuir o comprimento da corrente de acordo com a ordem:[7] Li2S8⟶Li2S6⟶Li2S4⟶Li2S2⟶Li2S{\displaystyle {\ce {Li2S8->Li2S6->Li2S4->Li2S2->Li2S}}}
O pesquisador também afirma que a nova bateria pode lidar com temperaturas extremas de um veículo, que vai desde o frio até o calor, o que consequentemente influi em uma autonomia maior. Junto com a maior capacidade, as baterias contam com vantagens de sustentabilidade em comparação a outras baterias de íon-lítio.
Os principais desafios das baterias Li-S são a baixa condutividade do enxofre e sua enorme mudança de volume ao descarregar e encontrar um cátodo adequado é o primeiro passo para a comercialização de baterias Li-S.[10]Portanto, a maioria dos pesquisadores usa um cátodo de carbono/enxofre e um ânodo de lítio.[11]
Embora estas baterias não sejam de uso recente, os investigadores da Universidade de Monash desenvolveram baterias de lítio e enxofre que são mais potentes do que as anteriormente conhecidas. Um dos maiores desafios na combinação do lítio com o enxofre é que o enxofre se degrada mais rapidamente do que o lítio.
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