Eletrodos de carbono macios trazem as baterias de ar de lítio mais próximas da realidade

Dez vezes mais energia do que o íon de lítio - mas ainda assim dez anos fora: um eletrodo de carbono levou os cientistas da Universidade de Cambridge à produção de uma bateria viável de lítio. mas muitos desafios técnicos permanecem:

As baterias de lítio-íon de hoje são leves, mas volumosas para a carga que armazenam. Outras químicas de baterias têm uma melhor densidade de energia. Durante anos, os cientistas têm procurado maneiras de fabricar baterias com todas as vantagens do Li-ion, mas ocupam menos espaço.

Baterias de lítio, com uma densidade de energia teórica dez vezes maior que a do Li-ion, são visto como o caminho a seguir, mas os modelos experimentais até agora se mostraram instáveis, com baixas taxas de carga ou descarga e baixa eficiência energética. Pior, eles só podem ser operados com oxigênio puro, tornando-os impraticáveis ​​para uso em uma atmosfera normal. O problema atmosférico ainda não está resolvido, mas em um artigo publicado na revista Science na sexta-feira, pesquisadores da Universidade de Cambridge descreveram como Resolvi alguns dos problemas de estabilidade e eficiência adicionando iodeto de lítio e usando um eletrodo de carbono macio feito de folhas de grafeno.

Os eletrodos positivo e negativo em baterias de íons de lítio são feitos de óxido de metal e grafite, respectivamente. Um sal de lítio dissolvido em um solvente orgânico atua como um eletrólito, carregando íons de lítio entre os dois eletrodos.

Na bateria de lítio-ar desenvolvida por Tao Liu, Clare P. Gray e seus colegas em Cambridge, o eletrodo de carbono é feito de uma forma porosa de grafeno

Eles escolheram armazenar carga formando e removendo hidróxido de lítio cristalino (LiOH) em vez do peróxido de lítio usado em outros projetos de baterias de lítio-ar.

Ao adicionar iodeto de lítio, eles foram capazes de evitar muitas das reações químicas indesejadas que lentamente envenenaram projetos anteriores. Isso melhorou a estabilidade da célula, mesmo após vários ciclos de carga e descarga. Até agora, eles conseguiram recarregar a célula em 2000 vezes. Este e outros ajustes no projeto permitiram manter a diferença de tensão entre a carga e a descarga em linha com a das células de íons de lítio, em torno de 0,2 volts. para 0,5-1V para outros projetos de ar de lítio. Isso, dizem eles, torna a célula 93% eficiente em termos de energia.

Ainda há uma série de problemas a serem resolvidos antes que a bateria possa entrar na produção comercial. Sua capacidade é altamente dependente da taxa de carga e descarga, e ainda é suscetível à formação de dendritos, fibras de lítio puro que podem causar curto-circuito no eletrodo da bateria e causar uma explosão. Há também o problema do ar, que contém nitrogênio, dióxido de carbono e vapor de água, além do oxigênio puro que a célula experimental requer.