Aprovechar la potencia electroquímica completa de las baterías de litio-oxígeno requiere un electrolito eficiente y más estable. Los investigadores del Boston College han aplicado un electrolito de "agua en sal" que permite el funcionamiento estable de la batería de litio-aire, ofrece una vida útil superior de ciclo largo ypresenta una plataforma que acerca las baterías de iones de litio a su máximo potencial, informa el equipo en el diario Chem .
En un esfuerzo por encontrar un sistema electrolítico adecuado, el enfoque de agua en sal del equipo no involucra solventes orgánicos. Consiste en sal de litio superconcentrada, conocida como LiTFSI, en la cual las moléculas de agua se adhieren a los iones y experimentan menos degradacióncuando están en contacto con moléculas de oxígeno, según los investigadores, dirigidos por el profesor de química del Boston College Dunwei Wang.
El resultado es un "electrolito altamente efectivo que permite operaciones estables de batería de Li-O2 en el cátodo con ciclos de vida superiores", informa el equipo en el artículo titulado "Operaciones catódicamente estables de batería de Li-O2 usando electrolito de agua en sal"."Los experimentos demostraron que el electrolito permite operaciones estables de batería de litio-aire de hasta 300 ciclos, lo que lo hace competitivo para aplicaciones prácticas".
Las baterías de iones de litio funcionan mediante la inserción y extracción reversibles de iones de litio dentro y desde un material sólido, como el óxido de cobalto. Aquí, las baterías de litio-aire funcionan formando peróxido de litio durante la descarga y descomponiendo el peróxido de litio durante la recarga.
A pesar de más de dos décadas de investigación, la mejora de la tecnología de batería de iones de litio no ha alcanzado el potencial teórico para el almacenamiento de energía. Como tecnología de almacenamiento de energía electroquímica, la mejora del rendimiento requiere una mayor estabilidad de los electrolitos.
El equipo encontró una solución al problema de la inestabilidad que surge del uso de agua en el desarrollo de electrolitos acuosos.
"Empleamos un enfoque poco ortodoxo de usar un electrolito a base de agua para las baterías de Li-O2", dijo Wang. "Anteriormente, se pensaba que el agua era extremadamente mala para las operaciones de la batería de Li-O2 porque promovería reacciones químicas parasitarias a significativamentesocavar la química deseada. Descubrimos que cuando la concentración de sal es alta, la mayoría de las moléculas de agua pueden bloquearse para que proporcionen las funcionalidades correctas, como la conductividad, pero exhiben pocas de las reacciones químicas parásitas ".
El equipo buscó superar las limitaciones que han plagado los esfuerzos anteriores para dominar las complejas reacciones químicas dentro de los prototipos de baterías de litio-aire, dijo Wang, quien dirigió el proyecto con los investigadores del Boston College Qi Dong, Xiahui Yao, Yanyan Zhao, Miao Qi,Xizi Zhang y Yumin He, y Hongyu Sun de la Universidad Técnica de Dinamarca.
"Estudiamos un nuevo concepto para las baterías de Li-O2", dijo Wang. "Utilizamos una combinación de herramientas de caracterización de materiales y electroquímica para llevar a cabo el estudio. Nuestro objetivo es permitir operaciones de baterías de Li-O2 estables y de alto rendimiento"
Wang dijo que los investigadores tratarán de aprovechar los resultados para aplicaciones prácticas de celdas de combustible y también trabajarán para reducir el costo de producción del electrolito.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Boston College . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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