Científicos e ingenieros del centro estadounidense de investigación tecnológica Argonne afirman haber desarrollado una nueva batería que, según ellos, tiene una densidad energética cuatro veces superior a la de las baterías de iones de litio.
Los investigadores del Instituto de Tecnología de Illinois (IIT) y del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) afirman que la nueva batería podría alimentar un vehículo eléctrico durante más de 1600 km y también podría utilizarse algún día para propulsar aviones domésticos y camiones de largo recorrido.
El principal componente de esta batería de litio-aire es un electrolito sólido en lugar del líquido habitual.
La química de la batería con el electrolito sólido puede aumentar potencialmente la densidad de energía hasta cuatro veces por encima de las baterías de iones de litio, lo que se traduce en una mayor autonomía.
Argonne en un comunicado de prensa.
Más electrones almacenados significa mayor densidad de energía.
Larry Curtiss, miembro distinguido de Argonne, afirma que la batería de litio-aire tiene la mayor densidad de energía prevista de todas las tecnologías de baterías que se están considerando para la próxima generación de baterías más allá de las de ión-litio.
Durante más de una década, los científicos de Argonne y de otros lugares han trabajado sin descanso para desarrollar una batería de litio que aproveche el oxígeno del aire.
Larry Curtiss
Según Argonne, en los diseños anteriores de litio-aire, el litio de un ánodo de metal de litio se mueve a través de un electrolito líquido para combinarse con el oxígeno durante la descarga, produciendo peróxido de litio (Li2O2) o superóxido (LiO2) en el cátodo.
El peróxido o superóxido de litio se descompone en sus componentes de litio y oxígeno durante la carga. Esta secuencia química almacena y libera energía a demanda.
Argonne afirma que el nuevo electrolito sólido está compuesto por un material polimérico cerámico fabricado a partir de elementos relativamente baratos en forma de nanopartículas. Este nuevo sólido permite reacciones químicas que producen óxido de litio (Li2O) en la descarga.
La reacción química del superóxido o peróxido de litio sólo implica uno o dos electrones almacenados por molécula de oxígeno, mientras que la del óxido de litio implica cuatro electrones.
Rachid Amine.
Argonne afirma que el nuevo diseño de litio-aire es la primera batería de litio-aire que ha conseguido una reacción de cuatro electrones a temperatura ambiente. Además, funciona con oxígeno suministrado por el aire del entorno.
La capacidad de funcionar con aire evita la necesidad de tanques de oxígeno para operar, lo que, según Argonne, era un problema con los diseños anteriores.
Con un mayor desarrollo, esperamos que nuestro nuevo diseño de batería de litio-aire alcance también una densidad de energía récord de 1.200 vatios-hora por kilogramo. Eso es casi cuatro veces mejor que las baterías de iones de litio.
Larry Curtiss
A modo de comparación, las nuevas celdas 4680 de Tesla tienen una densidad de energía de 272-296 Wh/kg, lo que se considera muy alto para los estándares actuales. Con 4 veces esa densidad, las nuevas células abrirían todo tipo de posibilidades, incluidos aviones que podrían volar más de 1.000 km con una sola carga.
Vía www.anl.gov
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