Advanced in situ/operando characterizations of lithium-sulfur batteries: A sine qua non

Autor(es)

Santos, Erick A. ; Amaral, Murilo M. ; Damasceno, Barbara S. ; Da Silva, Leonardo M. ; Zanin, Hudson G. ; Weker, Johanna N. ; Rodella, Cristiane B.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: NANO ENERGY; v. 130, p. 37-pg., 2024-08-14.

Resumo

There is a growing interest in developing lithium-sulfur batteries (LiSBs) due to their high specific energy capacity, low manufacturing materials, and robustness. However, the operation of these batteries is mainly limited by the shuttle effect and dendrite growth on the sulfur cathode and lithium anode, respectively. This review examines different operando techniques to understand these issues better. In situ and operando characterization techniques complement electrochemical studies by identifying structural, chemical, and morphological changes in the electrodes and lithium-polysulfide's behavior during charge and discharge processes. This review also details the advantages of several in situ/operando / operando characterization techniques to study LiSBs and the electrochemical cells most suited and commonly used in the literature for each analysis presented here. It adds light to the discussion of how electrochemical impedance spectroscopy (EIS) can be used jointly with the advanced techniques discussed in this work. Here, 18 different in situ/operando techniques are summarized using the recent advanced studies in LiSBs characterization. This review presents state-of-the-art characterizations to guide researchers interested in using new in situ/operando tools for characterizing LiSBs. (AU)

• Processo FAPESP: 22/02222-0 - Desenvolvimento de protótipos pouch cells de baterias de lítio-enxofre (Li-S) em estado sólido-líquido com alta estabilidade e avançada escala de maturidade tecnológica
• Beneficiário: Érick Alves Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/11958-1 - CINE - Divisão para Armazenamento de Energia Avançado
• Beneficiário: Rubens Maciel Filho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
• Processo FAPESP: 21/09387-1 - Caracterização in-situ de eletrodos de baterias de lítio-íon e lítio-enxofre por espectroscopia FTIR e Raman
• Beneficiário: Murilo Machado Amaral
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 24/01031-1 - Técnicas de absorção síncrotron in-situ para estudar materiais de média e alta entropia como catalisadores em baterias de Li-S tipo pouch cell
• Beneficiário: Érick Alves Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país
• Beneficiário: Ana Flávia Nogueira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia