Utilizando una técnica de microscopía nueva y avanzada que puede visualizar reacciones químicas que ocurren en ambientes líquidos, los investigadores han descubierto una nueva razón por la cual las baterías de litio-oxígeno, que prometen hasta cinco veces más energía que las baterías de iones de litio que alimentan vehículos eléctricos yteléfonos celulares: tienden a disminuir la velocidad y morir después de unos pocos ciclos de carga / descarga. Informan sus hallazgos en la revista nano energía .
"Lo que pudimos ver por primera vez es que el peróxido de litio se desarrolla en el electrolito líquido de las baterías de litio y oxígeno, y contribuye a la desaceleración y la muerte final de estas baterías", dijo Reza Shahbazian-Yassar,profesor asociado de ingeniería mecánica e industrial en la Universidad de Illinois en Chicago College of Engineering y autor principal del artículo. "Esta es una razón recientemente descubierta por la cual estas prometedoras baterías tienen una caída tan pronunciada en eficiencia y rendimiento después de relativamente poca carga /ciclos de descarga "
Las baterías de litio-oxígeno han sido tentadoras para los investigadores de baterías durante años debido a su alta densidad de energía potencial. Pero tienden a reducir la velocidad y dejar de funcionar relativamente rápido en comparación con otras baterías. Una de las razones de esta pérdida de energía es queEl subproducto de las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la batería peróxido de litio se acumula en los electrodos de la batería. Los electrodos recubiertos ya no pueden funcionar de manera eficiente y las reacciones químicas que producen energía finalmente se detienen.
Pero ahora, Shahbazian-Yassar y sus colegas, usando una nueva técnica de microscopía electrónica de transmisión desarrollada por los estudiantes de ingeniería UIC Kun He y Yifei Yuan, han demostrado a nivel nanométrico que el peróxido de litio también se forma en el componente de electrolito líquido de la batería,ralentizando aún más las reacciones químicas.
"Saber que el peróxido de litio se está acumulando en el electrolito en sí es un hallazgo muy importante", dijo Shahbazian-Yassar. "Ahora, podemos comenzar a proponer ideas y diseños que eviten que esto suceda o hagan algo para mantenerel correcto funcionamiento del electrolito para que no interfiera con el funcionamiento de la batería, y podemos usar la nueva técnica de microscopía líquida para ver si nos estamos moviendo en la dirección correcta ".
Hasta ahora, las baterías de litio-oxígeno solo han existido como prototipos de laboratorio, con baterías de litio-oxígeno producidas en masa para uso público o comercial aún muy lejos, dijo Shahbazian-Yassar. "Hay muchos problemas que deben resolverse".superarse con baterías de litio-aire antes de que puedan entrar en uso convencional, pero saber exactamente cuáles son los problemas es un gran primer paso hacia la comercialización de estas baterías de densidad de energía extremadamente alta ".
Kun He, Yifei Yuan, Tara Foroozan y Boao Song del Colegio de Ingeniería de la UIC; y Xuanxuam Bi, Khalil Amine y Jun Lu del Laboratorio Nacional de Argonne son coautores del artículo.
Esta investigación fue financiada en parte por la subvención 1620901 de la División de Investigación de Materiales de la National Science Foundation, y por el subcontrato 4J-30361 del Laboratorio Nacional de Argonne.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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