Los químicos de la Universidad de Waterloo han resuelto con éxito dos de los problemas más desafiantes relacionados con las baterías de litio y oxígeno, y en el proceso crearon una batería que funciona con una eficiencia culombiana cercana al 100 por ciento.
El nuevo trabajo, que aparece esta semana en ciencia , demuestra que la conversión de cuatro electrones para la electroquímica de litio-oxígeno es altamente reversible. El equipo es el primero en lograr la conversión de cuatro electrones, que duplica el almacenamiento de electrones de litio-oxígeno, también conocido como baterías de litio-aire.
"Existen limitaciones basadas en la termodinámica", dijo Linda Nazar, Presidenta de Investigación de Materiales de Energía de Estado Sólido de Canadá y autora principal del proyecto. "Sin embargo, nuestro trabajo ha abordado cuestiones fundamentales que las personas han tratado de resolver durante mucho tiempo"
La alta densidad de energía teórica del litio-oxígeno Li-O 2Las baterías y su peso relativamente ligero las han convertido en el Santo Grial de los sistemas de baterías recargables.Pero los problemas de larga data con la química y la estabilidad de la batería les han mantenido una curiosidad puramente académica.
Dos de los problemas más serios involucran el intermedio de la química celular superóxido, LiO 2 y el producto de peróxido Li2O 2 reacciona con el cátodo de carbono poroso, degradando la célula desde adentro.Además, el superóxido consume el electrolito orgánico en el proceso, lo que limita enormemente la vida del ciclo.
Nazar y sus colegas cambiaron el electrolito orgánico a una sal fundida inorgánica más estable y el cátodo de carbono poroso a un catalizador de óxido de metal bifuncional. Luego, al operar la batería a 150 ° C, descubrieron que el producto más estable Li2O se forma en lugar deLi2O 2 . Esto da como resultado una batería de Li-oxígeno altamente reversible con una eficiencia culombiana cercana al 100 por ciento.
almacenando O 2 como óxido de litio Li2O en lugar de peróxido de litio Li2O 2 , la batería no solo mantuvo excelentes características de carga, sino que logró la transferencia máxima de cuatro electrones en el sistema, aumentando así el almacenamiento de energía teórico en un 50 por ciento.
"Al cambiar el electrolito y el electrodo anfitrión y elevar la temperatura, mostramos que el sistema funciona notablemente bien", dijo Nazar, quien también es profesor universitario de investigación en el Departamento de Química en Waterloo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Waterloo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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