Første fuldt genopladelige kuldioxidbatteri med kulneutralitet

Lithium-kuldioxidbatterier er attraktive energilagringssystemer, fordi de har en specifik energitæthed, der er mere end syv gange større end almindeligt anvendte lithium-ion-batterier. Imidlertid, indtil nu, forskere har ikke været i stand til at udvikle en fuldt genopladelig prototype, på trods af deres potentiale til at lagre mere energi.

Forskere ved University of Illinois i Chicago er de første, der viser, at lithium-kuldioxidbatterier kan designes til at fungere fuldt genopladeligt, og de har med succes testet en prototype af lithium-kuldioxidbatteri, der kører op til 500 på hinanden følgende cykler af opladnings-/genopladningsprocesser.

Deres resultater offentliggøres i tidsskriftet Avancerede materialer .

"Lithium-kuldioxidbatterier har været attraktive i lang tid, men i praksis, vi har ikke været i stand til at få en, der virkelig er effektiv indtil nu, "sagde Amin Salehi-Khojin, lektor i maskin- og industriteknik ved UIC's Engineering College.

Traditionelt set når et lithium-kuldioxidbatteri aflades, det producerer lithiumcarbonat og kulstof. Litiumcarbonatet genanvendes under ladningsfasen, men kulstoffet akkumuleres bare på katalysatoren, i sidste ende fører til batteriets fejl.

"Akkumulering af kulstof blokerer ikke kun katalysatorens aktive steder og forhindrer carbondioxiddiffusion, men udløser også elektrolytnedbrydning i ladet tilstand, sagde Alireza Ahmadiparidari, første forfatter til papiret og en UIC College of Engineering kandidatstuderende.

Salehi-Khojin og hans kolleger brugte nye materialer i deres eksperimentelle kuldioxidbatteri for at tilskynde til grundig genanvendelse af både lithiumcarbonat og kulstof. De brugte molybdendisulfid som en katodekatalysator kombineret med en hybridelektrolyt for at hjælpe med at inkorporere kulstof i cyklusprocessen.

Specifikt, deres kombination af materialer producerer en enkelt multi-komponent sammensat af produkter frem for separate produkter, gøre genanvendelse mere effektiv.

"Vores unikke kombination af materialer hjælper med at gøre det første kulstofneutrale litiumkuldioxidbatteri med meget mere effektivitet og lang levetid, hvilket gør det muligt at bruge det i avancerede energilagringssystemer, "Salehi-Khojin sagde.