Si bien las baterías de iones de litio han transformado nuestra vida cotidiana, los investigadores actualmente están tratando de encontrar nuevas químicas que puedan ofrecer aún mejores posibilidades de energía. Una de estas químicas, el litio-aire, podría prometer una mayor densidad de energía, pero también tiene ciertos inconvenientes.
Ahora, gracias a la investigación en el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE, uno de esos inconvenientes puede haberse superado.
Todo el trabajo previo sobre baterías de litio-aire mostró el mismo fenómeno: la formación de peróxido de litio Li 2 O 2 , un precipitado sólido que obstruyó los poros del electrodo.
Sin embargo, en un experimento reciente, los científicos de baterías de Argonne, Jun Lu, Larry Curtiss y Khalil Amine, junto con colaboradores estadounidenses y coreanos, pudieron producir superóxido de litio cristalizado estable LiO 2 en lugar de peróxido de litio durante la descarga de la batería.A diferencia del peróxido de litio, el superóxido de litio puede disociarse fácilmente en litio y oxígeno, lo que conduce a una alta eficiencia y una buena vida útil del ciclo.
"Este descubrimiento realmente abre un camino para el desarrollo potencial de un nuevo tipo de batería", dijo Curtiss. "Aunque se necesita mucha más investigación, el ciclo de vida de la batería es lo que estábamos buscando".
Curtiss y Amine explicaron que la ventaja principal de una batería basada en superóxido de litio es que permite, al menos en teoría, la creación de una batería de litio-aire que consiste en lo que los químicos llaman un "sistema cerrado". Abiertolos sistemas requieren la ingesta constante de oxígeno adicional del medio ambiente, mientras que los sistemas cerrados no, lo que los hace más seguros y más eficientes.
"La estabilización de la fase de superóxido podría conducir al desarrollo de un nuevo sistema de batería cerrada basado en superóxido de litio, que tiene el potencial de ofrecer realmente cinco veces la densidad de energía del ion de litio", dijo Amine.
Curtiss y Lu atribuyeron el crecimiento del superóxido de litio a la separación de los átomos de iridio en el electrodo utilizado en el experimento. "Parece que el iridio servirá como una buena plantilla para el crecimiento del superóxido", dijo Curtiss.
"Sin embargo, esto es solo un paso intermedio", agregó Lu. "Tenemos que aprender a diseñar catalizadores para comprender exactamente qué implican las baterías de litio-aire".
Los investigadores confirmaron la falta de peróxido de litio mediante el uso de difracción de rayos X proporcionada por Advanced Photon Source, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE ubicada en Argonne. También recibieron asignaciones de tiempo en la supercomputadora Mira en la Instalación de Computación de Liderazgo de Argonne, que también es una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE. Los investigadores también realizaron parte del trabajo en el Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne, que también es una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE.
Un estudio basado en la investigación apareció en la edición del 11 de enero de Naturaleza .
El trabajo fue financiado por la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable y la Oficina de Ciencia del DOE.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Original escrito por Justin HS Breaux. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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