Prima batteria a biossido di carbonio completamente ricaricabile con neutralità del carbonio
I ricercatori dell’Università dell’Illinois a Chicago sono i primi a dimostrare che le batterie al litio e biossido di carbonio possono essere progettate per funzionare in modo completamente ricaricabile, e hanno testato con successo un prototipo di batteria al litio e biossido di carbonio che esegue fino a 500 cicli consecutivi di carica / processi di ricarica.
I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Materials.
“Le batterie al litio-anidride carbonica sono state attraenti per molto tempo, ma in pratica non siamo riusciti a ottenere una che sia veramente efficiente fino ad ora”, ha affermato Amin Salehi-Khojin, professore associato di ingegneria meccanica e industriale presso il UIC’s College of Ingegneria.
Tradizionalmente, quando una batteria al litio-anidride carbonica si scarica, produce carbonato di litio e carbonio. Il carbonato di litio ricicla durante la fase di carica, ma il carbonio si accumula sul catalizzatore, portando alla fine alla batteria del fallimento.
“L’accumulo di carbonio non solo blocca i siti attivi del catalizzatore e previene la diffusione del biossido di carbonio, ma provoca anche la decomposizione degli elettroliti in uno stato carico”, ha dichiarato Alireza Ahmadiparidari, primo autore del documento e studente universitario UIC College of Engineering.
Salehi-Khojin e i suoi colleghi hanno utilizzato nuovi materiali nella loro batteria sperimentale ad anidride carbonica per incoraggiare il riciclaggio completo sia del carbonato di litio che del carbonio. Hanno usato disolfuro di molibdeno come catalizzatore catodico combinato con un elettrolita ibrido per aiutare a incorporare il carbonio nel processo ciclico.
In particolare, la loro combinazione di materiali produce un singolo composito multicomponente di prodotti anziché prodotti separati, rendendo il riciclaggio più efficiente.
“La nostra combinazione unica di materiali aiuta a rendere la prima batteria al litio anidride carbonica neutra dal punto di vista del carbonio con molta più efficienza e lunga durata, che ne consentirà l’utilizzo in sistemi avanzati di accumulo di energia”, ha affermato Salehi-Khojin.
I calcoli teorici eseguiti dal gruppo del Dr. Larry Curtiss presso l’Argonne National Lab sono stati usati per dedurre un meccanismo per il funzionamento reversibile della batteria.
Leily Majidi, Mohammad Asadi, Amir Chamaani, Jacob Jokisaari, Sina Rastegar, Sahra Hemmat, Baharak Sayahpour, Pedram Abbasi e Robert Klie di UIC; Robert Warburton e Jeffrey Greeley della Purdue University; e Rajeev Assary, Badri Narayanan, Paul Redfern, Anh Ngo, Marton Voros e Larry Curtis dell’Argonne National Laboratory sono co-autori del documento.
Questa ricerca è stata supportata, in parte, dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, dall’Ufficio per l’efficienza energetica e dalle energie rinnovabili e dalla National Science Foundation, conferendo il premio NSF-DMREF n. 1729420.
