Nanotechnology Now – Comunicado de prensa: El equipo interdisciplinario investiga los desafíos y las perspectivas de las baterías de dióxido de CO2 de litio

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Representación esquemática del concepto de baterías Li-CO2 para almacenamiento de energía de alta eficiencia y fijación de CO2.  CRÉDITO Nano Investigación Energía
Representación esquemática del concepto de baterías Li-CO2 para almacenamiento de energía de alta eficiencia y fijación de CO2. CRÉDITO Nano Investigación Energía

Resumen:
La batería de dióxido de carbono de litio es un dispositivo emergente de almacenamiento y conversión de energía. Aunque el desarrollo de estas baterías aún está en sus inicios, los científicos deben comprender completamente los problemas críticos que deben superarse para que estas baterías alcancen su potencial como nuevos dispositivos de almacenamiento de energía. Un equipo de investigación interdisciplinario se ha propuesto estudiar las baterías de CO2 de litio para comprender mejor los desafíos y las perspectivas de estos dispositivos.

Equipo interdisciplinario investiga desafíos y perspectivas de las baterías de dióxido de CO2 de litio

Pekín, China | Publicado el 08/04/2022

El equipo, dirigido por investigadores de la Universidad de Adelaide, Australia, publicó su trabajo el 21 de marzo en la revista Nano Research Energy.

Dado que el dióxido de carbono desempeña un papel clave en los ciclos de temperatura global, los investigadores han centrado su atención en la captura y el almacenamiento de carbono. Las baterías de CO2 de litio ofrecen una opción intrigante no solo para convertir el dióxido de carbono residual en productos de valor agregado, sino también para almacenar electricidad a partir de fuentes de energía renovables.

En comparación con otras baterías de CO2 de metal, como las baterías de CO2 de sodio y CO2 de zinc, las baterías de CO2 de litio son mucho más prometedoras, no solo en términos de voltaje operativo y densidad de energía más altos, sino también para su uso potencial en industrias aeroespaciales y aeroespaciales donde los materiales livianos son muy deseable Si bien las baterías de CO2 de litio son prometedoras, también enfrentan grandes obstáculos debido al dióxido de carbono.

El equipo reunió a especialistas de diferentes áreas para abordar los temas desde una perspectiva interdisciplinaria. Se propusieron estudiar los problemas que enfrentan los componentes críticos de la batería, incluidos el electrodo, la interfaz y el electrolito. El equipo también propuso estrategias para abordar estos problemas problemáticos. Su objetivo es proporcionar un contexto para futuras investigaciones sobre sistemas de baterías de dióxido de carbono recargables y reversibles basados ​​en metales alcalinos.

«Específicamente, encontramos que la comprensión básica del mecanismo electroquímico sigue siendo controvertida, el rendimiento de alta velocidad está lejos de ser satisfactorio para la aplicación práctica debido a la falta de electrocatalizadores eficientes», dijo Zaiping Guo, profesor de la Escuela de Ingeniería Química y Materiales Avanzados, Universidad de Adelaide. Sus hallazgos pueden ayudar a otros investigadores y partes interesadas a comprender mejor estas baterías y ubicar su investigación en un contexto procesable.

«A pesar de los desafíos, debemos decir que con esfuerzos continuos, se pueden lograr baterías prácticas de Li-CO2 con fijación de CO2 de alta eficiencia y almacenamiento de alta energía», dijo Guo. El equipo espera que su descripción general de los desafíos y las perspectivas de las baterías de dióxido de carbono y litio inspire ideas innovadoras sobre baterías y catálisis, y brinde las pautas que los investigadores necesitan para desarrollar otros dispositivos importantes de almacenamiento de energía de metal y gas.

Mirando hacia futuros estudios, el equipo explorará ideas para un catalizador eficiente. «La principal preocupación de una batería de dióxido de carbono y litio radica en la cinética lenta de las reacciones de los electrodos, por lo que el siguiente paso en el desarrollo del dióxido de carbono y litio es buscar un catalizador eficiente que pueda mejorar las reacciones de los electrodos durante la carga y descarga de la batería», dijo Guo.

Más allá de las aplicaciones de las baterías aquí en la Tierra, el equipo ve un potencial de largo alcance en entornos más extremos. Al usar CO2 como material del cátodo, el sistema de energía ofrece ventajas únicas en la exploración aeroespacial, por ejemplo en Marte, donde la concentración de CO2 en la atmósfera es de hasta el 96 por ciento.

«No hay duda de que todavía queda un largo camino por recorrer y una mayor investigación y una mejor comprensión fundamental de las baterías de Li-CO2 de alta densidad de energía requiere una investigación multidisciplinaria y transversal que abarque desde la ingeniería química hasta la ciencia de los materiales, la electroquímica y la nanotecnología». dijo Guo.

Además de investigadores de la Escuela de Ingeniería Química y Materiales Avanzados de la Universidad de Adelaida, el equipo también incluye investigadores del Instituto de Superconductores y Materiales Electrónicos de la Universidad de Wollongong. El Australian Research Council financió la investigación.

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