Un nuevo tipo de batería de litio-oxígeno podría empacar más energía y durar más tiempo que sus predecesores.

Las baterías de litio-oxígeno, que son más densas en energía y están hechas de materiales más sostenibles que las típicas células de iones de litio, son candidatos prometedores para la próxima generación de baterías recargables ( SN: 1/21/17, p. 22 ) Pero las baterías de oxígeno de litio aún no se usan ampliamente porque mueren tan rápido. Al ajustar los materiales de construcción, los investigadores ahora han construido una batería de oxígeno de litio que puede liberar casi el 100 por ciento de su carga almacenada y recargarse al menos 150 veces. Esta batería, descrita en el 24 de agosto Ciencia , podría algún día convertirse en una fuente de energía más confiable y de alta energía para autos eléctricos u otros productos electrónicos.

Las células de litio-oxígeno están hechas de dos electrodos, un ánodo y un cátodo, separados por una sustancia llamada electrolito. Cuando la batería está alimentando a otro dispositivo, las moléculas de oxígeno en el cátodo se combinan con los iones de litio del electrolito para formar un compuesto sólido llamado peróxido de litio. Esa reacción química libera energía. Recargar la batería rompe el peróxido de litio, devolviendo el oxígeno y el litio a sus posiciones iniciales.

Pero forjar peróxido de litio genera varios subproductos químicos no deseados, lo que desperdicia energía. Como resultado, una batería de litio-oxígeno puede entregar solo alrededor del 80 por ciento de su carga eléctrica almacenada en el dispositivo que está alimentando. Estos productos químicos molestos también dañan el electrolito y el cátodo de la batería, por lo que las baterías suelen fallar después de unas pocas docenas de recargas, dice Larry Curtiss, químico de materiales en el Laboratorio Nacional Argonne en Lemont, Illinois, que no participó en el trabajo.

Para construir una mejor batería de litio-oxígeno, la farmacéutica Linda Nazar de la Universidad de Waterloo en Canadá y sus colegas reemplazaron el electrolito orgánico típico por una sal fundida inorgánica, y el cátodo estándar basado en el carbono por uno basado en metal.

Escrito en cristal

En las baterías típicas de litio-oxígeno, el uso de la celda para alimentar a otro dispositivo forma cristales de peróxido de litio en la superficie del cátodo (los cristales hexagonales que se muestran en la imagen del microscopio electrónico de barrido, derecha). En su lugar, la descarga de la nueva batería de litio-oxígeno forma óxido de litio en el cátodo (los cristales octaédricos, a la izquierda), lo que permite que la batería entregue más energía y dure más tiempo.