Los sistemas de litio-oxígeno algún día podrían superar a las baterías de iones de litio de hoy en día debido a su potencial de alta densidad de energía. Sin embargo, una serie de cuestiones importantes, como su escasa estabilidad electroquímica, deben abordarse antes de que estos sistemas puedan competir con éxito con las baterías recargables actuales. Hoy dia, en Ciencia Central ACS , los investigadores informan de un nuevo tipo de cátodo, lo que podría convertir las baterías de litio-oxígeno en una opción práctica.

Xin-Bo Zhang y sus colegas señalan que la mayoría de los problemas asociados con los sistemas de baterías de litio y oxígeno surgen de dos especies de oxígeno muy reducidas que reaccionan fácilmente con el electrolito y el cátodo. El carbono es un cátodo común de alto rendimiento, pero es inestable en estos sistemas. Entonces, el equipo planteó la hipótesis de que la clave para desbloquear el potencial de las baterías de litio y oxígeno podría ser crear cátodos que no reaccionen a las especies de oxígeno reducido, pero que todavía tienen la misma alta conductividad, bajo peso, características porosas de los cátodos de carbono. Los investigadores lograron crear un cátodo totalmente metálico ultraligero.

El diseño incorporó tres formas de níquel, incluido un interior de níquel nanoporoso y una superficie de aleación de oro y níquel unida directamente a la espuma de níquel. En comparación con los cátodos de carbono, el sistema tiene una capacidad mucho mayor y es estable durante 286 ciclos, que se encuentra entre los mejores para los sistemas de oxígeno y litio, y es casi competitivo con los actuales sistemas comerciales de iones de litio. La experimentación adicional mostró que la estabilidad y el rendimiento surgen tanto del metal utilizado como de su estructura nanoporosa, y que ambos aspectos podrían optimizarse para mejorar aún más el rendimiento.