Avenços a la carretera per crear una bateria de liti-oxigen recarregable

Els químics de la Universitat de Waterloo han resolt amb èxit dues de les qüestions més difícils de les bateries de liti-oxigen i, en el procés, van crear una bateria de laboratori i van treballar amb una eficiència culombica propera al 100 per cent.
El nou treball, que va aparèixer a la revista Science, demostra que la conversió de quatre electrons per a l'electroquímica de liti-oxigen és altament reversible. L'equip és el primer en aconseguir la conversió de quatre electrons, que duplica l'emmagatzematge electrònic de bateries de liti-oxigen, també conegudes com a liti-aire.
Hi ha limitacions basades en la termodinàmica. No obstant això, aquest treball ha abordat qüestions fonamentals que altra gent ha estat intentant resoldre durant molt de temps. La gran densitat teòrica d'energia de les bateries de liti-oxigen (Li-O2 ) i el seu pes relativament lleuger, els han convertit en el Sant Grial dels sistemes de bateries recarregables.

Dues de les qüestions més serioses inclouen l'intermediari de la química cel·lular (superòxid, LiO2 ) i el producte peròxid (Li2O2 ), que reacciona amb el càtode de carbó porós, degradant la cèl·lula des de dins. A més, el superòxid consumeix l'electròlit orgànic en el procés, que limita enormement el cicle de vida.
Nazar i els seus col·legues van canviar l'electròlit orgànic, per una sal inorgànica que fos més estable, i el càtode de carbó porós per un catalitzador bifuncional d'òxid de metall. Després, van fer funcionar la bateria a 150 ºC, de manera que van trobar que el producte més estable era Li2O en lloc de Li2O2. Això resulta ser una bateria de Li-oxigen molt reversible amb una eficiència culombica que s'aproxima al 100 per cent.

En emmagatzemar O2 com a òxid de liti (Li2O), en comptes de peròxid de liti (Li2O2 ), la bateria no només va mantenir excel·lents característiques de càrrega elèctrica, sinó que va aconseguir la màxima transferència de quatre electrons en el sistema, augmentant així l'emmagatzematge teòric d'energia en un 50 per cent.
En canviar l'electròlit i l'elèctrode i també, augmentar la temperatura, es va demostrar que el sistema funciona molt bé.

Font: Universitat de Waterloo