Batería experimental de litio-aire que se recarga 2.000 veces

563233a0ee192

Un equipo de investigadores liderado por Tao Liu, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) han desarrollado un prototipo de batería de litio-aire, comparable por su densidad energética a la gasolina y que se puede recargar más de 2.000 veces.

Las baterías de esta tecnología son consideradas como las baterías del futuro, debido a su densidad de energía teórica, que es diez veces mayor que la de una de iones de litio; lo cual permitiría, alargar durante días el funcionamiento de los smartphones sin necesidad de recargarlos, mejorar con el avance en esta área de investigación los vehículos eléctricos y la red de almacenamiento a gran escala de la energía solar.

“En su forma más simple, las baterías están hechas de tres componentes: un electrodo positivo, un electrodo negativo y un electrolito”, dice Liu Tao, autor principal del trabajo. “En las baterías ion de litio (Li-ion) que utilizamos en nuestros ordenadores portátiles y teléfonos inteligentes, el electrodo negativo es de grafito, el positivo está hecho de un óxido de metal, como óxido de litio cobalto, y el electrolito es una sal de litio disuelta en un disolvente orgánico. La acción de la batería depende del movimiento de los iones de litio entre los electrodos. Las baterías de iones de litio se deterioran con el tiempo y sus densidades de energía, relativamente bajas, implican que necesitan ser recargadas con frecuencia”, agrega.

Las baterías de litio-aire son consideradas lo último en almacenamiento y la solución a estos problemas. Sin embargo, en anteriores intentos, los prototipos habían tenido una tasa de rendimiento pobre, reacciones químicas no deseadas, y solo podía funcionar con oxígeno puro. Su diseño implica un electrodo negativo de metal de litio, un electrolito no acuoso y un electrodo positivo, que funcionen de forma concertada. En algunos diseños, durante la descarga, la formación de peróxido de litio compite con varias reacciones secundarias indeseables que atacan al electrolito, reduciendo la eficacia global de la batería.

El prototipo desarrollado por los investigadores del Departamento de Química y del Centro de Grafeno de la Universidad de Cambridge; se basa en un electrodo altamente poroso de carbono hecho de grafeno, que incluye hojas de átomos de carbono de un átomo de espesor, y aditivos que alteran las reacciones químicas en el trabajo en la batería, por lo que es más estable y eficiente. Los elementos clave han sido la adición de yoduro de litio, que disminuye la resistencia dentro de la batería, y de óxido de grafeno macroporoso como electrodo

En esta ocasión, el equipo ha utilizado una química muy diferente, basándose en hidróxido de litio (LiOH) en lugar de peróxido de litio (Li2O2). Con la adición de agua y el uso de yoduro de litio como un ‘mediador’, la nueva batería muestra menos reacciones químicas que pueden causar deterioro y resulta mucho más estable tras múltiples ciclos de carga y descarga.

Mediante una ingeniería precisa de la estructura del electrodo, cambiándolo a una forma altamente porosa de grafeno, añadiendo yoduro de litio, y modificando la composición química del electrolito, los investigadores han logrado reducir la diferencia de potencial entre la carga y descarga de 0,2 voltios. Una brecha de tensión más pequeña equivale a una batería más eficiente –las versiones anteriores de una batería de litio-aire solo habían conseguido reducirla entre 0,5 y 1,0 voltios, mientras que 0,2 voltios es un valor más cercano al de una batería de Li-ion, y equivale a un eficiencia energética de 93%.

Aunque los resultados son prometedores, los autores advierten que una batería de litio-aire práctica sigue estando al menos a una década de distancia. “No hemos resuelto todos los problemas inherentes a la química de estas baterías, pero nuestros resultados sí nos acercan a un dispositivo práctico”, concluye la profesora de investigación Clare Grey, directora del equipo y coautora del estudio.

Fuente:

http://www.sciencemag.org/content/350/6260/530.full

Referencia bibliográfica:

  1. Liu el al. “Cycling Li-O2 batteries via LiOH formation and decomposition”. Science (29 de octubre, 2015)
Anuncios

stacruzricardo

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s