Usando un avanzado, nueva técnica de microscopía que puede visualizar reacciones químicas que ocurren en ambientes líquidos, Los investigadores han descubierto una nueva razón por la que las baterías de litio y oxígeno, que prometen hasta cinco veces más energía que las baterías de iones de litio que alimentan los vehículos eléctricos y los teléfonos móviles, tienden a desacelerarse 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 muerte final de estas baterías, "dijo Reza Shahbazian-Yassar, profesor asociado de ingeniería mecánica e industrial en la Universidad de Illinois en la Facultad de Ingeniería de Chicago y autor principal del artículo. "Esta es una razón recientemente descubierta por la cual estas baterías prometedoras tienen una caída tan pronunciada en eficiencia y rendimiento después de relativamente pocos ciclos de carga / descarga".

Las baterías de litio-oxígeno han sido tentadoras para los investigadores de baterías durante años debido a su potencial alta densidad de energía. Pero tienden a disminuir la velocidad y dejar de funcionar relativamente rápido en comparación con otras baterías. Una de las razones de esta pérdida de energía es que un subproducto de las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la batería, el 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, utilizando una nueva técnica de microscopía electrónica de transmisión desarrollada por los estudiantes graduados de ingeniería de la 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, ralentizar aún más las reacciones químicas.

"Saber que el peróxido de litio se está acumulando en el propio electrolito es un hallazgo muy importante, "Shahbazian-Yassar dijo." Ahora, Podemos empezar a pensar en ideas y diseños que impidan que esto suceda o que hagan algo para mantener el 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 aquí, Las baterías de litio y 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 superarse con las baterías de litio-aire antes de que puedan comenzar a usarse de forma generalizada, pero saber exactamente cuáles son los problemas es un gran primer paso hacia la comercialización de estas baterías de densidad de energía extremadamente alta ".