Las pilas de litio-carbono son una opción atractiva de almacenaje de energía ya que tienen una densidad específica de energía que es siete veces mayor que las pilas comunes de iones de litio. Hasta ahora, los científicos no habían logrado desarrollar un prototipo recargable, a pesar de su potencial de almacenar energía.
Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago son los primeros en mostrar que las pilas de litio-dióxido de carbono pueden ser designadas para operar de manera totalmente recargable, y han probado de manera exitosa un prototipo de pila de litio-dióxido de carbono que ha pasado por 500 ciclos consecutivos de carga/recarga.
Sus descubrimientos fueron publicados en el journal Advanced Materials.
“Las pilas de litio-dióxido de carbono han sido atractivas por un buen tiempo, pero en la práctica, no habíamos podido tener una opción realmente efectiva hasta ahora,” dijo Amin Salehi-Khojin, profesos asociado de ingeniería en mecánica industrial de la facultad de ingeniería de UIC.
Tradicionalmente, cuando una pila de litio-dióxido de carbono se descarga, produce carbonato de litio y carbono. El carbonato de litio se recicla durante la fase de carga, pero el carbono sólo se acumula en los catalizadores, lo que al final genera que la pila falle.
“Esta acumulación de carbono no sólo bloquea los lugares activos del catalizador y previene que el dióxido de carbono se difunda, sino que también desencadena la descomposición de electrolitos en el estado de descomposición en el estado de carga,” dijo Alireza Ahmadiparidari, autor principal de la investigación en la facultad de ingeniería de UIC.
Salehi-Khojin y sus colegas usaron nuevos materiales en su pila experimental de dióxido de carbono para promover el proceso de reciclaje tanto del carbonato de litio y el carbono. Usaron disulfuro de molibdeno como catalizador de cátodo con un electrolito híbrido para ayudar a incorporar el carbono en el proceso de ciclo.
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Específicamente, su combinación de materiales produce in único compuesto de múltiples-componentes de productos a diferencia de productos separados, lo que significa un reciclado más efectivo.
“Nuestra combinación única de materiales ayuda a hacer la primera pila de carbón de litio neutro y dióxido de carbono con mucha más eficiencia y un ciclo de vida de larga duración, lo que le permitirá en sistemas avanzados de almacenaje de energía,” dijo Salehi-Khojin.
La investigación fue respaldada, en parte, por el Departamento de Energía de Estados Unidos, la oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable, y fondos económicos de la Fundación de Ciencias Naturales.
Reimpreso de la Universidad de Illinois-Chicago
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–Traducido al español por Aletheia Jurado