Investigadores de Chung-Ang University han desarrollado una innovadora estrategia de ingeniería dual que promete mejorar el rendimiento de las baterías de litio y azufre. Esta técnica combina nanofibras de carbono porosas con catalizadores de átomos únicos de cobalto, optimizando la adsorción de polisulfuros y acelerando las reacciones redox.

Las baterías de litio y azufre son consideradas una alternativa prometedora a las baterías de iones de litio, ya que ofrecen una capacidad teórica mucho mayor. Sin embargo, su desarrollo ha estado limitado por problemas como el efecto de "shuttle" de los polisulfuros, la lenta cinética redox y la rápida degradación de la capacidad. El equipo de investigación, liderado por los profesores asociados Seung-Keun Park e Inho Nam, se ha propuesto superar estos obstáculos mediante la ingeniería estructural de marcos de carbono y el diseño de catalizadores a nivel atómico.

En su estudio, publicado en Advanced Fiber Materials el 24 de septiembre de 2025, los investigadores se centraron en incrustar átomos de cobalto en un entorno de baja coordinación dentro de una red de nanofibras de carbono porosas. Este enfoque mejora la adsorción de los polisulfuros de litio y acelera sus reacciones redox, mitigando así el efecto de "shuttle" y mejorando la cinética general.

El profesor Park comentó: "Nuestra motivación radica en abordar los desafíos materiales fundamentales que han limitado el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía de próxima generación. Las baterías de iones de litio han sido ampliamente adoptadas, pero están acercándose a sus límites intrínsecos de densidad de energía".

El diseño propuesto integra una estructura jerárquica de nanofibras de carbono con sitios de átomos únicos de cobalto en una configuración de baja coordinación. Esta combinación permite que la batería logre una alta retención de capacidad y un rendimiento superior a lo largo de cientos de ciclos.

Los resultados de este estudio podrían contribuir a la realización de baterías de litio y azufre de alto rendimiento para diversas aplicaciones en la vida real, incluyendo vehículos eléctricos con rangos de conducción extendidos y sistemas de almacenamiento de energía renovable a gran escala. El profesor Nam destacó que su material es libre de aglutinantes y flexible, lo que permite su aplicación directa como intercalador en celdas de bolsa, manteniendo la integridad mecánica incluso bajo flexión.

Estos avances significan baterías más seguras y eficientes que aceleran la transición hacia la energía limpia, reduciendo la dependencia de materias primas críticas y disminuyendo las emisiones de carbono, lo que hace que las tecnologías sostenibles sean más confiables y accesibles en la vida cotidiana.

Fuente: Cadena 3