Las baterías de litio-oxígeno, a menudo aclamadas como el futuro del almacenamiento de energía recargable, se enfrentan actualmente a limitaciones que impiden su adopción generalizada.
Una de ellas es la aparición de grandes sobrepotenciales durante el proceso de carga. Esto significa que el voltaje necesario para la carga aumenta sustancialmente, lo que implica una baja eficiencia. En un nuevo estudio publicado en la revista «Chem», el Prof. Dr. Francesco Ciucci, de la Universidad de Bayreuth, y otros investigadores de China han logrado por primera vez identificar y explicar las causas de estos sobrepotenciales.
Cuando se producen grandes sobrepotenciales durante el proceso de carga, la tensión necesaria para la carga aumenta considerablemente.
Los resultados de la investigación pueden contribuir a acelerar el desarrollo de pilas de litio-oxígeno y otras baterías recargables más eficaces y eficientes. Esto se debe a que ahora se pueden distinguir claramente entre sí los factores que intervienen causalmente en el sobrepotencial. En concreto, se trata de la cinética a largo plazo de la oxidación del peróxido de litio (Li₂O₂) y la pasivación de la superficie por el carbonato de litio (Li₂CO₃). La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) es capaz de monitorizar estos procesos por separado durante la carga de la batería.
«En nuestro estudio, integramos la espectroscopia de impedancia electroquímica, utilizando la distribución de los tiempos capacitivos y la distribución de los tiempos de relajación, junto con la espectrometría de masas electroquímica diferencial in situ. Esto nos ha permitido examinar con resolución temporal el mecanismo de carga en un catalizador modelo utilizado como electrodo representativo de una batería de LiO₂», explica el profesor Francesco Ciucci, catedrático de diseño de electrodos para el almacenamiento electroquímico de energía en la Universidad de Bayreuth. Es miembro del Centro Bávaro de Tecnología de Baterías (BayBatt). El trabajo de investigación publicado en «Chem» demuestra la eficacia de este enfoque de investigación. Al mismo tiempo, sin embargo, los autores subrayan que se necesitan más estudios experimentales para seguir estableciendo el mecanismo.