O aproveitamento de toda a energia eletroquímica das baterias de lítio-oxigênio requer um eficiente, eletrólito mais estável. Pesquisadores do Boston College aplicaram um eletrólito "água no sal" que permite a operação estável da bateria de lítio-ar, oferece tempos de vida de longo ciclo superiores e apresenta uma plataforma que move as baterias de íon-lítio para mais perto de seu potencial total, a equipe relata no jornal Chem .

Em um esforço para encontrar um sistema de eletrólito adequado, a abordagem de água com sal da equipe não envolve solventes orgânicos. Consiste em sal de lítio superconcentrado, conhecido como LiTFSI, em que as moléculas de água se prendem aos íons e sofrem menos degradação quando em contato com as moléculas de oxigênio, de acordo com os pesquisadores, liderado pelo professor de química do Boston College, Dunwei Wang.

O resultado é um "eletrólito altamente eficaz que permite operações estáveis ​​de bateria de Li-O2 no cátodo com ciclos de vida superiores, "a equipe relata no artigo intitulado" Operações de bateria de Li-O2 catodicamente estáveis ​​usando eletrólito de água em sal ". Experimentos mostraram que o eletrólito permite operações de bateria de lítio-ar estáveis ​​em até 300 ciclos, tornando-o competitivo para aplicações práticas.

As baterias de íons de lítio operam por inserção reversível e extração de íons de lítio para dentro e de um material sólido, como óxido de cobalto. Aqui, As baterias de lítio-ar operam formando peróxido de lítio durante a descarga e decompondo o peróxido de lítio durante a recarga.

Apesar de mais de duas décadas de pesquisa, o aprimoramento da tecnologia da bateria de íon-lítio ficou aquém do potencial teórico para armazenamento de energia. Como uma tecnologia de armazenamento de energia eletroquímica, melhorar o desempenho requer estabilidade aprimorada de eletrólitos.

A equipe encontrou uma maneira de contornar o problema de instabilidade que surge com o uso de água no desenvolvimento de eletrólitos aquosos.

"Empregamos uma abordagem pouco ortodoxa de usar um eletrólito à base de água para baterias de Li-O2, "disse Wang." Anteriormente, a água era considerada extremamente ruim para as operações da bateria de Li-O2, porque promoveria reações químicas parasitas para minar significativamente a química desejada. Descobrimos que quando a concentração de sal é alta, a maioria das moléculas de água pode ser bloqueada para que forneçam as funcionalidades corretas, como condutividade, mas exibam pouco das reações químicas parasitas. "

A equipe procurou superar as limitações que afetaram os esforços anteriores para domar as reações químicas complexas nos protótipos de bateria de lítio-ar, disse Wang, que conduziu o projeto com os pesquisadores do Boston College, Qi Dong, Xiahui Yao, Yanyan Zhao, Miao Qi, Xizi Zhang e Yumin He, e Hongyu Sun da Universidade Técnica da Dinamarca.

"Estudamos um novo conceito para baterias de Li-O2, "disse Wang." Nós usamos uma combinação de ferramentas de caracterização de materiais e eletroquímica para realizar o estudo. Nosso objetivo é permitir estabilidade, operações de bateria de Li-O2 de alto desempenho. "

Wang disse que os pesquisadores vão tentar desenvolver os resultados para aplicações práticas de células de combustível e também trabalhar para reduzir o custo de produção do eletrólito.