El proceso que hace joyas chapadas en oro o acentos cromados para automóviles ahora está haciendo potentes baterías de iones de litio.
Investigadores de la Universidad de Illinois, Xerion Advanced Battery Corporation y la Universidad de Nanjing en China desarrollaron un método para electrochapar cátodos de baterías de iones de litio, produciendo materiales de baterías de alta calidad y alto rendimiento que también podrían abrir la puerta a materiales flexibles y sólidos.baterías de estado.
"Este es un enfoque completamente nuevo para la fabricación de cátodos de batería, que resultó en baterías con formas y funcionalidades previamente imposibles de obtener", dijo Paul V. Braun, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y director del Laboratorio de Investigación de Materiales Frederick Seitz en IllinoisCo-dirigió el grupo de investigación que publicó sus hallazgos en la revista Avances científicos .
Los cátodos de batería de iones de litio tradicionales usan polvos que contienen litio formados a altas temperaturas. El polvo se mezcla con aglutinantes similares a pegamento y otros aditivos en una suspensión, que se extiende sobre una lámina delgada de papel de aluminio y se seca. La capa de la suspensión necesitasea delgada, por lo que las baterías tienen una cantidad limitada de energía que pueden almacenar. El pegamento también limita el rendimiento.
"El pegamento no está activo. No contribuye en nada a la batería y obstaculiza el flujo de electricidad en la batería", dijo el coautor Hailong Ning, director de investigación y desarrollo de Xerion Advanced BatteryCorporation en Champaign, una empresa de nueva creación cofundada por Braun. "Usted tiene todo este material inactivo ocupando espacio dentro de la batería, mientras todo el mundo está tratando de obtener más energía y energía de la batería".
Los investigadores pasaron por alto el proceso de polvo y pegamento por completo mediante electrochapado de los materiales de litio sobre el papel de aluminio.
De acuerdo con el documento, dado que el cátodo electrochapado no tiene pegamento, ocupa un 30 por ciento más de energía que un cátodo convencional. También puede cargarse y descargarse más rápido, ya que la corriente puede pasar directamente a través de ély no tener que navegar alrededor del pegamento inactivo o a través de la estructura porosa de la lechada. También tiene la ventaja de ser más estable.
Además, el proceso de galvanoplastia crea materiales de cátodo puro, incluso a partir de ingredientes de partida impuros. Esto significa que los fabricantes pueden usar materiales de menor costo y calidad y el producto final seguirá siendo de alto rendimiento, eliminando la necesidad de comenzar con materiales caros yallevado a grado de batería, dijo Braun.
"Este método abre la puerta a los cátodos de baterías flexibles y tridimensionales, ya que la galvanoplastia implica sumergir el sustrato en un baño líquido para cubrirlo", dijo el coautor Huigang Zhang, ex científico senior de Xerion y ahora profesor.en la Universidad de Nanjing.
Los investigadores demostraron la técnica de la espuma de carbono, un material liviano y económico, haciendo cátodos mucho más gruesos que las lechadas convencionales. También lo demostraron en láminas y superficies con diferentes texturas, formas y flexibilidad.
"Estos diseños son imposibles de lograr mediante procesos convencionales", dijo Braun. "Pero lo realmente importante es que es un material de alto rendimiento y que es casi sólido. Al usar un electrodo sólido en lugar de uno poroso, puede almacenarmás energía en un volumen dado. Al final del día, la gente quiere que las baterías almacenen mucha energía ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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