Una batería de litio-oxígeno de sal fundida

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de litio-oxígeno (Li / O2) ofrecen una alta capacidad teórica, pero se enfrentan a desafíos con electrolitos inestables y materiales de electrodos.
• Los electrolitos orgánicos tradicionales son volátiles, intolerantes al aire y limitan el rendimiento de la batería.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una batería de Li/O2 estable y eficiente a temperatura intermedia mediante la sustitución de electrolitos orgánicos por sales de nitrato fundido.
• Investigar el comportamiento electroquímico y el rendimiento de las baterías de Li/O2 utilizando electrolitos de sales fundidas.

Principales métodos:

• Se utilizó un ánodo de litio, un electrolito a base de nitrato fundido (eutéctico LiNO3-KNO3) y un cátodo de carbono poroso que funcionaba a más de 80 °C.
• Se emplean análisis de presión y gases in situ, microscopía electrónica de barrido (SEM) y voltametría de electrodos de disco giratorio (RDEV).

Principales resultados:

• Se logró una alta eficiencia energética (∼95%) y una capacidad de velocidad mejorada en la batería de Li/O2 de sal fundida.
• Se ha demostrado la formación y descomposición estables de peróxido de litio (Li2O2) con bajos potenciales de sobrecarga/descarga (∼50 mV).
• Se identificó la reactividad del carbono y la precipitación incontrolada de Li2O2 como limitaciones clave para la vida del ciclo.

Conclusiones:

• Los electrolitos de nitrato fundido ofrecen una alternativa prometedora para el desarrollo de baterías de Li/O2 estables y eficientes.
• La solubilidad y estabilidad moderadas de Li2O2 en sales fundidas mejoran el rendimiento de la batería.
• Las investigaciones adicionales deben centrarse en mitigar la degradación del cátodo de carbono y controlar la precipitación de Li2O2 para prolongar la vida del ciclo.