Los investigadores de la DGIST están mejorando el rendimiento de las baterías de litio-aire, acercándonos a los coches eléctricos que pueden utilizar oxígeno para funcionar durante más tiempo antes de que necesiten recargarse. En su último estudio, publicado en la revista Catálisis aplicada B:ambiental , describen cómo fabricaron un electrodo utilizando nanoflakes de sulfuro de cobalto de níquel en un grafeno dopado con azufre, dando lugar a una batería de larga duración con alta capacidad de descarga.

"La distancia de conducción de los coches eléctricos que funcionan con baterías de iones de litio es de unos 300 kilómetros, ", dice el químico Sangaraju Shanmugam del Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk de Corea (DGIST)." Esto significa que es difícil hacer un viaje de ida y vuelta entre Seúl y Busan con estas baterías. Esto ha llevado a la investigación sobre baterías de litio-aire, debido a su capacidad para almacenar más energía y así proporcionar un mayor kilometraje ".

Pero las baterías de litio-aire enfrentan muchos desafíos antes de que puedan comercializarse. Por ejemplo, no descargan energía tan rápido como las baterías de iones de litio, lo que significa que un automóvil eléctrico con una batería de litio-aire puede viajar más lejos sin necesidad de recargarse, pero tendrías que conducir muy despacio. Estas baterías también son menos estables y deberían reemplazarse con más frecuencia.

Shanmugam y sus colegas centraron su investigación en mejorar la capacidad de las baterías de litio-aire para catalizar las reacciones entre los iones de litio y el oxígeno. que facilitan la liberación de energía y el proceso de recarga.

Las baterías tienen dos electrodos, un ánodo y un cátodo. Las reacciones entre los iones de litio y el oxígeno ocurren en el cátodo de una batería de litio-aire. Shanmugam y su equipo desarrollaron un cátodo hecho de nanoflakes de sulfuro de níquel y cobalto colocados sobre un grafeno poroso que estaba dopado con azufre.

Su batería demostró una alta capacidad de descarga y, al mismo tiempo, mantuvo el rendimiento de la batería durante más de dos meses sin que disminuya la capacidad.

El éxito de la batería se debe a varios factores. Los poros de diferentes tamaños en el grafeno proporcionaron una gran cantidad de espacio para que ocurrieran las reacciones químicas. Similar, las escamas del catalizador de sulfuro de níquel cobalto poseen abundantes sitios activos para estas reacciones. Las escamas también forman una capa protectora que lo convierte en un electrodo más robusto. Finalmente, dopar el grafeno con azufre y la interconectividad de sus poros mejora el transporte de cargas eléctricas en la batería.

A continuación, el equipo planea trabajar para mejorar otros aspectos de la batería de litio-aire mediante la realización de investigaciones para comprender los comportamientos de descarga / carga de los electrodos y sus características de superficie. "Una vez que hemos asegurado las tecnologías centrales de todas las partes de la batería y las hemos combinado, será posible empezar a fabricar prototipos, "dice Shanmugam.