Lithium-kooldioxidebatterijen zijn aantrekkelijke energieopslagsystemen omdat ze een specifieke energiedichtheid hebben die meer dan zeven keer groter is dan de veelgebruikte lithium-ionbatterijen. Echter, tot nu, wetenschappers zijn er niet in geslaagd een volledig oplaadbaar prototype te ontwikkelen, ondanks hun potentieel om meer energie op te slaan.

Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Chicago zijn de eersten die aantonen dat lithium-koolstofdioxidebatterijen kunnen worden ontworpen om volledig oplaadbaar te zijn, en ze hebben met succes een prototype van een lithium-kooldioxidebatterij getest die tot 500 opeenvolgende cycli van laad-/oplaadprocessen kan uitvoeren.

Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen .

"Lithium-kooldioxide-batterijen zijn al lange tijd aantrekkelijk, maar in de praktijk we zijn er tot nu toe niet in geslaagd om er een te krijgen die echt efficiënt is, " zei Amin Salehi-Khojin, universitair hoofddocent mechanische en industriële techniek aan UIC's College of Engineering.

traditioneel, wanneer een lithium-kooldioxidebatterij leeg raakt, het produceert lithiumcarbonaat en koolstof. Het lithiumcarbonaat recyclet tijdens de laadfase, maar de koolstof hoopt zich gewoon op op de katalysator, uiteindelijk leidend tot het falen van de batterij.

"De ophoping van koolstof blokkeert niet alleen de actieve plaatsen van de katalysator en voorkomt diffusie van kooldioxide, maar activeert ook de ontleding van elektrolyten in een geladen toestand, " zei Alireza Ahmadiparidari, eerste auteur van het papier en een UIC College of Engineering afgestudeerde student.

Salehi-Khojin en zijn collega's gebruikten nieuwe materialen in hun experimentele koolstofdioxidebatterij om de grondige recycling van zowel lithiumcarbonaat als koolstof aan te moedigen. Ze gebruikten molybdeendisulfide als kathodekatalysator in combinatie met een hybride elektrolyt om koolstof in het cyclische proces op te nemen.

specifiek, hun combinatie van materialen produceert een enkele meercomponentencomposiet van producten in plaats van afzonderlijke producten, recycling efficiënter te maken.

"Onze unieke combinatie van materialen helpt bij het maken van de eerste koolstofneutrale lithium-kooldioxidebatterij met veel meer efficiëntie en een lange levensduur, waardoor het kan worden gebruikt in geavanceerde energieopslagsystemen, ' zei Salehi-Khojin.