Aprovechar toda la potencia electroquímica de las baterías de litio-oxígeno requiere una electrolito más estable. Investigadores del Boston College han aplicado un electrolito de "agua en sal" que permite un funcionamiento estable de la batería de litio y aire. ofrece una vida útil superior de ciclo largo y presenta una plataforma que acerca las baterías de iones de litio a su máximo potencial, el equipo informa en la revista Chem .

En un esfuerzo por encontrar un sistema de electrolitos adecuado, El enfoque de agua en sal del equipo no incluye disolventes orgánicos. Consiste en sal de litio superconcentrada, conocido como LiTFSI, en el que las moléculas de agua se bloquean en los iones y experimentan menos degradación cuando están en contacto con moléculas de oxígeno, según los investigadores, dirigido por el profesor de química del Boston College Dunwei Wang.

El resultado es un "electrolito altamente eficaz que permite un funcionamiento estable de la batería de Li-O2 en el cátodo con ciclos de vida superiores". ", informa el equipo en el artículo titulado" Operaciones de batería de Li-O2 catódicamente estables utilizando electrolito de agua en sal ". Los experimentos mostraron que el electrolito permite operaciones estables de batería de litio-aire de hasta 300 ciclos, haciéndolo competitivo para aplicaciones prácticas.

Las baterías de iones de litio funcionan mediante la inserción y extracción reversibles de iones de litio en 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 las baterías 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 estabilidad mejorada de los electrolitos.

El equipo encontró una forma de solucionar el problema de la inestabilidad que surge del uso de agua en el desarrollo de electrolitos acuosos.

"Empleamos un enfoque poco ortodoxo de utilizar 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 las baterías de Li-O2 porque promovería reacciones químicas parasitarias que socavarían significativamente la química deseada. Descubrimos que cuando la concentración de sal es alta, la mayoría de las moléculas de agua se pueden bloquear para que proporcionen las funcionalidades adecuadas, como la conductividad, pero exhiban pocas reacciones químicas parasitarias ".

El equipo trató de 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 llevó a cabo 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 de baterías Li-O2, ", dijo Wang." Utilizamos una combinación de electroquímica y herramientas de caracterización de materiales para llevar a cabo el estudio. Nuestro objetivo es permitir estable, operaciones de batería Li-O2 de alto rendimiento ".

Wang dijo que los investigadores luego intentarán aprovechar los resultados para aplicaciones prácticas de celdas de combustible y también trabajarán para reducir el costo de producción del electrolito.