Investigadores del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk (DGIST) han fabricado un electrodo usando «nanoflakes» de sulfuro de níquel cobalto en un grafeno dopado con azufre, lo que lleva a una batería de larga duración con alta capacidad de descarga. Esta mejora del rendimiento de las baterías de litio-air puede acercarnos un paso más a los autos eléctricos que pueden usar oxígeno para funcionar más tiempo antes de que necesiten recargarse.

«La distancia de conducción de los automóviles eléctricos que funcionan con baterías de iones de litio es de unos 300 kilómetros«, dice el químico Sangaraju Shanmugam de 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 baterías de litio-aire, debido a su capacidad para almacenar más energía y por lo tanto, proporcionar un mayor kilometraje«.

Pero las baterías de litio-air enfrentan muchos desafíos antes de que puedan comercializarse. Por ejemplo, no descargan energía tan rápido como las baterías de iones de litio, lo que significa que un automóvil eléctrico con una batería de litio-air podría viajar más lejos sin necesidad de recargarse, pero tendría que conducir muy lentamente. Estas baterías también son menos estables y deberían reemplazarse con más frecuencia.

Shanmugam y sus colegas centraron su investigación en mejorar la capacidad de las baterías de litio-air para catalizar las reacciones entre los iones de litio y el oxígeno, lo que facilita la liberación de energía y el proceso de recarga.

Las baterías tienen dos electrodos, un ánodo y un cátodo. Las reacciones entre iones de litio y oxígeno ocurren en el cátodo en una batería de litio y aire. Shanmugam y su equipo desarrollaron un cátodo hecho de nanoflakes de sulfuro de níquel-cobalto colocadas sobre un grafeno poroso que estaba dopado con azufre.

Su batería demostró una alta capacidad de descarga y, al mismo tiempo, mantuvo su rendimiento durante más de dos meses sin disminuir.

La batería debe sus propiedades prometedoras a varios factores. Los poros de diferentes tamaños en el grafeno proporcionaron una gran cantidad de espacio para que ocurrieran las reacciones químicas. De manera similar, los copos de catalizador de sulfuro de níquel cobalto poseen abundantes sitios activos para estas reacciones. Las escamas también forman una capa protectora que crea un electrodo más robusto. Finalmente, dopando el grafeno con azufre y la interconectividad de sus poros mejora el transporte de cargas eléctricas en la batería.

Luego, el equipo planea trabajar para mejorar otros aspectos de la batería de litio-aire realizando una investigación 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 comenzar a fabricar prototipos», dice Shanmugam.

Fuente: https://phys.org/news/2020-01-fresh-air-longer-running-batteries.html