Las baterías de dióxido de carbono y litio son atractivos sistemas de almacenamiento de energía porque tienen una densidad de energía específica que es más de siete veces mayor que la de las baterías de iones de litio de uso común. Sin embargo, hasta ahora, los científicos no han podido desarrollar un prototipo completamente recargable, a pesar de su potencial para almacenar más energía.

Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago son los primeros en demostrar que las baterías de dióxido de carbono y litio pueden diseñarse para funcionar de forma totalmente recargable. y han probado con éxito un prototipo de batería de litio-dióxido de carbono que ejecuta hasta 500 ciclos consecutivos de procesos de carga / recarga.

Sus hallazgos se publican en la revista Materiales avanzados .

"Las baterías de litio-dióxido de carbono han sido atractivas durante mucho tiempo, pero en la práctica, no hemos podido conseguir uno que sea verdaderamente eficiente hasta ahora, "dijo Amin Salehi-Khojin, profesor asociado de ingeniería mecánica e industrial en la Facultad de Ingeniería de la UIC.

Tradicionalmente, cuando se descarga una batería de litio-dióxido de carbono, produce carbonato de litio y carbono. El carbonato de litio se recicla durante la fase de carga, pero el carbono simplemente se acumula en el catalizador, que en última instancia conduce a la falla de la batería.

"La acumulación de carbono no solo bloquea los sitios activos del catalizador y evita la difusión del dióxido de carbono, pero también desencadena la descomposición de electrolitos en un estado cargado, "dijo Alireza Ahmadiparidari, primer autor del artículo y estudiante de posgrado de la Facultad de Ingeniería de la UIC.

Salehi-Khojin y sus colegas utilizaron nuevos materiales en su batería experimental de dióxido de carbono para fomentar el reciclaje completo tanto del carbonato de litio como del carbono. Utilizaron disulfuro de molibdeno como catalizador de cátodo combinado con un electrolito híbrido para ayudar a incorporar carbono en el proceso de ciclo.

Específicamente, su combinación de materiales produce un único compuesto de productos multicomponente en lugar de productos separados, haciendo que el reciclaje sea más eficiente.

"Nuestra combinación única de materiales ayuda a fabricar la primera batería de dióxido de carbono de litio y carbono neutral con mucha más eficiencia y un ciclo de vida más duradero, que permitirá su uso en sistemas avanzados de almacenamiento de energía, "Dijo Salehi-Khojin.