Elettrodi compositi a base di zolfo per accumulatori al litio ad alta energia

In risposta al rapido avanzamento della tecnologia elettronica ed al diffuso utilizzo di dispositivi mobili è essenziale valutare nuovi sistemi di conversione ed accumulo di energia. Gli accumulatori al litio risultano attualmente i migliori candidati, tuttavia è necessario un miglioramento delle loro prestazioni. Tale incremento può realizzarsi attraverso lo studio di materiali alternativi a quelli attualmente in commercio per ottenere nuovi sistemi di conversione ed accumulo di energia adeguati alle esigenze attuali[1]. Le batterie litio-zolfo stanno suscitando molto interesse poiché il loro processo elettrochimico fornisce in via teorica un energia specifica di 2500 Wh Kg-1. Tuttavia la diffusione su larga scala di queste batterie è ostacolata da una serie di problematiche, come ad esempio l’elevata solubilità nell’elettrolita liquido dei polisolfuri di litio che si formano durante il processo redox e la bassa conducibilità elettrica dello zolfo (5∙10-30 Siemens ∙ cm-1 a 25 °C) [2]. Per tentare di risolvere questi problemi sono state proposte diverse strategie tra cui l’aggiunta di materiali che fungono da matrice protettiva dello zolfo in fase di sintesi, in grado di aumentare i cicli di vita della batteria litio/zolfo, o la sostituzione dell’elettrolita liquido con un elettrolita solido, (per esempio un complesso tra un sale di litio e polietilenossido) che limiti la solubilità dei polisolfuri[3]. L’obbiettivo di questo lavoro è stato quello di sintetizzare e caratterizzare un nuovo materiale composito zolfo-carbone da utilizzare come elettrodo ad elevata densità di energia in batterie al litio. La sintesi del materiale è stata effettuata partendo da polvere di zolfo ed un materiale carbonioso (pitch) formato da una parte organica che lo rende facile da disperdere nei solventi organici. La matrice carboniosa ha lo scopo di aumentare la conducibilità del materiale costituente il catodo e diminuirne la solubilità nell’elettrolita.