Investigadores japoneses desarrollan una batería de aire de estado sólido
El equipo de investigación de la Universidad de Yamanashi y la Universidad de Waseda en Japón ha desarrollado una batería de aire de estado sólido que utiliza una membrana de intercambio de protones como electrolito y una sustancia orgánica con actividad redox como electrodo negativo. Este tipo de batería se puede cargar y descargar repetidamente, es liviana y segura, y también se puede usar doblada. Se espera que se utilice en dispositivos electrónicos portátiles.
Según un comunicado emitido recientemente por la Universidad de Yamanashi y la Universidad de Waseda, las baterías de aire común generalmente están compuestas de oxígeno en el aire como material activo del electrodo positivo, litio y otros metales como material activo del electrodo negativo y un electrolito acuoso. Las baterías de aire teóricamente tienen una mayor densidad de energía porque no hay necesidad de almacenar materiales activos positivos dentro de la batería. Sin embargo, las baterías de aire existentes utilizan principalmente electrolitos en solución, lo que puede causar problemas de seguridad, como fugas de electrolitos. Además, los metales utilizados como ánodos son propensos a la degradación del rendimiento bajo la acción del oxígeno y la humedad del medio ambiente.
Para resolver los problemas anteriores, los investigadores de las dos universidades cooperaron para tratar de utilizar el compuesto orgánico 2,5-dihidroxi-1,4-benzoquinona con actividad redox y el polímero del compuesto como material activo del electrodo negativo del batería, la membrana de intercambio de protones se usa como electrolito, el electrodo de difusión de gas que contiene catalizador de platino se usa como electrodo positivo, y la sustancia activa es oxígeno, para formar una batería de aire completamente sólida.
A través de la medición de corriente y potencial, los investigadores confirmaron la reacción y su reversibilidad del electrodo negativo de la batería, y evaluaron la tasa de descarga y el rendimiento del ciclo de carga y descarga de la batería. Los estudios han demostrado que es una idea factible utilizar compuestos orgánicos con actividad redox como ánodo de baterías de aire. En comparación con el uso de 2,5-dihidroxi-1,4-benzoquinona como electrodo negativo de la batería, el uso del polímero del compuesto como electrodo negativo puede mejorar significativamente la capacidad de descarga de la batería. A una tasa de descarga de 15C, los ciclos de carga y descarga de la batería de aire totalmente sólida que utiliza polímero de 2,5-dihidroxi-1,4-benzoquinona como electrodo negativo pueden alcanzar 30 veces.
Se han publicado artículos relacionados en la revista académica alemana"Edición Internacional de Química Aplicada".
El boletín dice que, en comparación con las baterías de aire comunes actuales, este nuevo tipo de batería de aire de estado sólido es más segura, los materiales utilizados no contienen humedad y el rendimiento de los electrodos no se degradará debido a la humedad. En el futuro, al mejorar las propiedades de los materiales y aumentar la durabilidad, se espera que esta batería se utilice como fuente de energía para teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos portátiles.