Los científicos de la Universidad de Rice cuentan con películas de nanotubos de carbono para hacer que las baterías de litio metálico de alta potencia y carga rápida sean un reemplazo lógico para las baterías de iones de litio comunes.
El laboratorio de Rice del químico James Tour mostró que las películas delgadas de nanotubos detienen efectivamente las dendritas que crecen naturalmente a partir de ánodos de metal de litio sin protección en las baterías. Con el tiempo, estas dendritas en forma de tentáculo pueden perforar el núcleo de electrolito de la batería y llegar al cátodo, haciendo que la batería se agote.fallar.
Ese problema ha amortiguado el uso de litio metálico en aplicaciones comerciales y ha alentado a los investigadores de todo el mundo a resolverlo.
El metal de litio se carga mucho más rápido y contiene aproximadamente 10 veces más energía por volumen que los electrodos de iones de litio que se encuentran en casi todos los dispositivos electrónicos, incluidos los teléfonos celulares y los autos eléctricos.
"Una de las formas de reducir la velocidad de las dendritas en las baterías de iones de litio es limitar la velocidad de carga", dijo Tour. "A la gente no le gusta eso. Quieren poder cargar sus baterías rápidamente".
La respuesta del equipo de Rice, detallada en Materiales avanzados , es simple, económico y altamente efectivo para detener el crecimiento de la dendrita, dijo Tour.
"Lo que hemos hecho resulta ser muy fácil", dijo. "Solo se recubre una lámina de metal de litio con una película de nanotubos de carbono de paredes múltiples. El litio impregna la película de nanotubos, que cambia de negro a rojo, y ella película a su vez difunde los iones de litio ".
"El contacto físico con el metal de litio reduce la película de nanotubos, pero la equilibra agregando iones de litio", dijo el investigador postdoctoral de Rice Rodrigo Salvatierra, coautor del artículo con la estudiante de posgrado Gladys López-Silva. "Los iones se distribuyen por todas partes.la película de nanotubos "
Cuando la batería está en uso, la película descarga los iones almacenados y el ánodo de litio subyacente la vuelve a llenar, manteniendo la capacidad de la película para detener el crecimiento de la dendrita.
La película de nanotubos enredados apagó efectivamente las dendritas durante 580 ciclos de carga / descarga de una batería de prueba con un cátodo de carbono sulfurado que el laboratorio desarrolló en experimentos anteriores. Los investigadores informaron que las células de metal de litio retenían el 99.8 por ciento de su eficiencia culombiana, elmedida de qué tan bien se mueven los electrones dentro de un sistema electroquímico.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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