Le batterie al litio-anidride carbonica sono interessanti sistemi di accumulo di energia perché hanno una densità di energia specifica che è più di sette volte maggiore rispetto alle batterie agli ioni di litio comunemente usate. Però, fino ad ora, gli scienziati non sono stati in grado di sviluppare un prototipo completamente ricaricabile, nonostante il loro potenziale per immagazzinare più energia.

I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Chicago sono i primi a dimostrare che le batterie al litio-anidride carbonica possono essere progettate per funzionare in modo completamente ricaricabile, e hanno testato con successo un prototipo di batteria al litio-anidride carbonica che esegue fino a 500 cicli consecutivi di processi di carica/ricarica.

I loro risultati sono pubblicati sulla rivista Materiale avanzato .

"Le batterie al litio-anidride carbonica sono attraenti da molto tempo, ma in pratica non siamo stati in grado di ottenere uno che sia veramente efficiente fino ad ora, " disse Amin Salehi-Khojin, professore associato di ingegneria meccanica e industriale presso il College of Engineering dell'UIC.

Tradizionalmente, quando una batteria al litio-anidride carbonica si scarica, produce carbonato di litio e carbonio. Il carbonato di litio si ricicla durante la fase di carica, ma il carbonio si accumula solo sul catalizzatore, portando infine al guasto della batteria.

"L'accumulo di carbonio non solo blocca i siti attivi del catalizzatore e impedisce la diffusione dell'anidride carbonica, ma innesca anche la decomposizione dell'elettrolita in uno stato carico, " disse Alireza Ahmadiparidari, primo autore dell'articolo e uno studente laureato dell'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 il bisolfuro di molibdeno come catalizzatore catodico combinato con un elettrolita ibrido per aiutare a incorporare il carbonio nel processo di ciclo.

Nello specifico, la loro combinazione di materiali produce un singolo composto multicomponente di prodotti piuttosto che prodotti separati, rendere il riciclaggio più efficiente.

"La nostra combinazione unica di materiali aiuta a realizzare la prima batteria al litio anidride carbonica a zero emissioni di carbonio con molta più efficienza e durata del ciclo di lunga durata, che gli consentirà di essere utilizzato in sistemi avanzati di accumulo di energia, "Ha detto Salehi-Khojin.