Introducción a la batería de aire de litio automotriz

Antes del lanzamiento del Toyota Hydrogen Fuel Cell Vehicle (MIRAI), IBM presentó su propia batería de litio de aire para automóviles. Ya en 2009, IBM propuso el programa Battery500Project para desarrollar una tecnología de batería de litio y aire que permite que la batería mantenga un rango de crucero de al menos 805 kilómetros con una sola carga mientras mantiene el volumen actual de la batería del automóvil y el control de costos. En comparación con la autonomía de crucero actual de los vehículos eléctricos, se ha multiplicado por cinco.

La estructura de la batería de litio de aire de IBM se muestra en la figura. El ánodo es una placa de metal de litio, el cátodo es una capa de carbono superficial y hay dos capas de electrolito en el medio. El electrolito cerca del lado de la placa de metal de litio es responsable de recibir los iones de litio liberados por la placa de metal de litio. El electrolito cerca del lado de la capa de carbono es responsable de una mejor penetración de los iones de litio recibidos en la capa de carbono. Hay una película de barrera entre los dos electrolitos para evitar la interpenetración y la contaminación entre diferentes capas de materiales.

Se utiliza una solución electrolítica orgánica en el lado del electrodo negativo (metal litio) y una solución electrolítica acuosa en el lado del electrodo positivo (aire). Una membrana de electrolito sólido a través de la cual solo pasan iones de litio se coloca entre los dos electrolitos para separarlos. Esto evita que el electrolito se mezcle y estimula la reacción de la batería.

Se usa un electrolito orgánico que contiene una sal de litio en combinación con la solución de electrolito para un electrodo negativo. Aunque los disolventes orgánicos no se pueden descartar, su uso es limitado. La solución acuosa de electrolito para el electrodo positivo es un gel soluble en agua alcalino y se combina con un electrodo positivo formado por un carbón fino y un catalizador subóxido.

En una batería de litio-aire, el LiOH (hidróxido de litio), que se disuelve fácilmente en una solución de electrolito acuoso debido a una reacción de descarga, no es un Li2O sólido. El óxido de litio no detiene el trabajo después de que se deposita el electrodo de aire. El agua, el nitrógeno y similares tampoco atraviesan las paredes divisorias del electrolito sólido, por lo que no hay riesgo de reacción con el metal de litio del electrodo negativo. Además, en el momento de la carga, si se dispone un electrodo positivo para la carga, se puede evitar la corrosión y el envejecimiento del electrodo de aire conductor.

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