Baterías recargables de litio y cloro de alta capacidad con electrodos positivos de grafito

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El desarrollo de baterías recargables de alta capacidad y alta densidad energética es crucial para la electrónica de consumo, los vehículos eléctricos y el almacenamiento en red.
• Las investigaciones anteriores demostraron que las baterías Na/Cl2 y Li/Cl2 utilizan nanosferas de carbono amorfas (aCNS) con alta capacidad reversible.

Objetivo del estudio:

• Investigar el potencial del grafito de superficie inicialmente baja (DGr) como material de electrodo positivo para baterías de Li/Cl2.
• Mejorar el rendimiento del grafito a través de la activación de CO2 y comprender su comportamiento electroquímico.

Principales métodos:

• Activación de DGr utilizando CO2 a 1000 °C para crear DGr_ac.
• Pruebas electroquímicas de baterías de litio/Cl2 con DGr_ac como electrodo positivo.
• Espectroscopia Raman ex situ y difracción de rayos X (XRD) para analizar la evolución de los electrodos.
• Espectrometría de masas para detectar el atrapamiento de Cl2.

Principales resultados:

• El grafito activado (DGr_ac) logró una primera capacidad de descarga de ~ 1910 mAh g-1 y una capacidad de ciclo de hasta 1200 mAh g-1.
• El ciclo electroquímico indujo la exfoliación del grafito, creando poros para las reacciones redox LiCl/Cl2.
• La espectrometría de masas confirmó el atrapamiento de Cl2 dentro del electrodo grafítico.

Conclusiones:

• Los materiales grafíticos de bajo costo, cuando se activan, son viables para baterías de metal alcalino/Cl2 de alta capacidad.
• La activación del grafito y la generación de poros in situ son clave para un alto rendimiento en los sistemas de Li/Cl2.
• Este trabajo proporciona información sobre los mecanismos de funcionamiento de las baterías de Li/Cl2.