Un soplo de aire fresco para baterías de larga duración
Los investigadores del DGIST están mejorando el rendimiento de las baterías de litio-aire, acercándonos a los coches eléctricos que pueden usar oxígeno para funcionar más tiempo antes de que necesiten recargarse. En su último estudio, publicado en la revista Applied Catalysis B: Medioambiental, describen cómo fabricaron un electrodo utilizando nanocapas de sulfuro de níquel-cobalto en un grafeno dopado con azufre, lo que dio lugar a una batería de larga duración con una alta capacidad de descarga.
El cátodo está diseñado para facilitar la captación y liberación de oxígeno, procesos necesarios para la descarga y carga de una batería de litio-aire.
ⓒDGIST
"La distancia de conducción de los coches eléctricos que funcionan con baterías de iones de litio es de unos 300 kilómetros", dice el químico Sangaraju Shanmugam, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST). "Esto significa que es difícil hacer un viaje de ida y vuelta entre Seúl y Busan con estas baterías. Esto ha llevado a la investigación sobre las baterías de litio-aire, debido a su capacidad para almacenar más energía y así proporcionar un mayor kilometraje".
Pero las baterías de litio-aire se enfrentan a muchos retos antes de poder ser comercializadas. Por ejemplo, no descargan la energía tan rápido como las baterías de iones de litio, lo que significa que un coche eléctrico con una batería de aire de litio podría viajar más lejos sin necesidad de recargar, pero tendría que conducir muy despacio. Estas baterías también son menos estables y tendrían que ser reemplazadas más a menudo.
Shanmugam y sus colegas centraron su investigación en mejorar la capacidad de las baterías de litio-aire para catalizar las reacciones entre los iones de litio y el oxígeno, que facilitan la liberación de energía y el proceso de recarga.
Las baterías tienen dos electrodos, un ánodo y un cátodo. Las reacciones entre los iones de litio y el oxígeno se producen en el cátodo de una batería de litio-aire. Shanmugam y su equipo desarrollaron un cátodo hecho de nanocopos de sulfuro de níquel-cobalto colocados en un grafeno poroso que fue dopado con azufre.
Su batería demostró una alta capacidad de descarga y al mismo tiempo mantuvo su rendimiento durante más de dos meses sin que la capacidad disminuyera.
El éxito de la batería se debe a varios factores. Los poros de diferente tamaño en el grafeno proporcionaron una gran cantidad de espacio para que ocurrieran las reacciones químicas. De manera similar, las escamas de catalizador de sulfuro de níquel-cobalto poseen abundantes sitios activos para estas reacciones. Las escamas también forman una capa protectora que hace que el electrodo sea más robusto. Finalmente, el dopaje del grafeno con azufre y la interconexión de sus poros mejora el transporte de las cargas eléctricas en la batería.
El equipo planea a continuación trabajar en la mejora de otros aspectos de la batería de litio-aire mediante la realización de investigaciones para comprender los comportamientos de descarga/carga de los electrodos y sus características de superficie. "Una vez que hayamos asegurado las tecnologías centrales de todas las partes de la batería y las hayamos combinado, será posible empezar a fabricar prototipos", dice Shanmugam.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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