[FPU2019] Desarrollo de nuevos materiales de carbono para baterías de Litio-Azufre

El papel cada vez más relevante de los sistemas de almacenamiento de energía en nuestra sociedad es indiscutible. Así, nuestro consumo voraz de energía está llevando al sistema energético actual, basado en combustibles fósiles, a su límite, además de comprometer el medioambiente. Sin embargo, el éxito en la sustitución de estos combustibles fósiles por energías renovables, caracterizadas por su naturaleza intermitente, tanto en aplicaciones estacionarias como en el sector transporte, estriba en el desarrollo de soluciones avanzadas de almacenamiento de energía, eficientes, seguras y de bajo impacto medioambiental. En este contexto, las baterías de Litio-Azufre reúnen toda una serie de características ventajosas que las hacen una de las opciones más prometedoras para la próxima generación de baterías en todo tipo de aplicaciones, pero en especial en el sector transporte y dispositivos electrónicos: i) su alta densidad de energía, ii) bajo coste y iii) baja toxicidad. Sin embargo, existen toda una serie de problemas que están impidiendo su desarrollo exitoso. Aquí es donde entran en juego los materiales porosos de carbono para proporcionar soluciones viables y económicas a esos problemas que están lastrando la implementación de esta tecnología. En este proyecto se abordará el desarrollo de nuevos materiales porosos de carbono para dos componentes fundamentales de estas baterías: a) cátodo de azufre y b) separador. La actuación simultánea sobre el cátodo y el separador permitirá dar un salto cualitativo a la hora de paliar los principales problemas de esta tecnología, i.e. utilización de la fase activa y disolución de polisulfuros (estabilidad).  Para llevar a cabo la síntesis de los materiales, se desarrollarán estrategias de síntesis que permitan un control preciso de las características químicas, morfológicas y texturales de los materiales, y además sean eficientes, sostenibles y potencialmente escalables. Además de la síntesis de los materiales, se realizará una caracterización exhaustiva de sus propiedades que incluye el estudio electroquímico en baterías de litio-azufre.

El grupo de materiales porosos funcionales tiene una trayectoria destacada en el desarrollo de materiales porosos de carbono para aplicaciones tecnológicas dentro de los campos de la energía y el medioambiente. En particular, en los últimos años se ha especializado en el diseño y síntesis de materiales para aplicaciones de almacenamiento y producción de energía por vía electroquímica (supercondensadores, baterías y pilas de combustible). Para ello, dispone de todos los equipos necesarios, tanto para la caracterización química y textural, como electroquímica. Esto permitirá que el trabajo del estudiante se desarrollé con fluidez.