La esperanza se ha restaurado para la batería recargable de metal de litio, una potencial fuente de energía de la batería relegada durante décadas al laboratorio por su corta esperanza de vida y ocasionalmente una desaparición ardiente, mientras que su hermano recargable, la batería de iones de litio, ahora recauda más de $ 30mil millones al año.
Un nuevo recubrimiento podría hacer que las baterías livianas de metal de litio sean seguras y duraderas, una bendición para el desarrollo de vehículos eléctricos de próxima generación. Crédito de la imagen: Shutterstock
Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford y el Laboratorio Nacional de Aceleradores de SLAC ha inventado un recubrimiento que supera algunos de los defectos de la batería, descrito en un artículo publicado el 26 de agosto julio .
En pruebas de laboratorio, el revestimiento extendió significativamente la vida útil de la batería. También se ocupó del problema de la combustión al limitar en gran medida las pequeñas estructuras en forma de aguja, o dendritas, que perforan el separador entre los lados positivo y negativo de la batería. Además de arruinarse.la batería, las dendritas pueden crear un cortocircuito dentro del líquido inflamable de la batería. Las baterías de iones de litio ocasionalmente tienen el mismo problema, pero las dendritas no han sido un motor de arranque para las baterías recargables de litio hasta la fecha.
"Nos estamos dirigiendo al santo grial de las baterías de metal de litio", dijo Zhenan Bao, profesor de ingeniería química, autor principal del artículo junto con Yi Cui, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y ciencia de fotones en SLACBao agregó que las dendritas habían impedido el uso de baterías de litio metálico en lo que podría ser la próxima generación de vehículos eléctricos.
La promesa
Las baterías de metal de litio pueden contener al menos un tercio más de energía por libra que las baterías de iones de litio y son significativamente más livianas porque usan litio liviano para el extremo cargado positivamente en lugar de grafito más pesado. Si fueran más confiables, estas baterías podrían beneficiarseLos dispositivos electrónicos portátiles, desde computadoras portátiles hasta teléfonos celulares, pero la verdadera paga de la suciedad, dijo Cui, sería para los automóviles. El mayor inconveniente de los vehículos eléctricos es que sus baterías gastan aproximadamente una cuarta parte de su energía transportándose. Eso llega al corazón deRango EV y costo.
los estudiantes de doctorado David Mackanic, izquierda y Zhiao Yu frente a su probador de batería.
Los autores principales y estudiantes de doctorado David Mackanic, izquierda, y Zhiao Yu frente a su probador de baterías. Yu sostiene un plato de células ya probadas que llaman el "cementerio de baterías". Crédito de la imagen: Mark Golden
"La capacidad de las baterías de iones de litio convencionales se ha desarrollado casi al máximo", dijo el estudiante de doctorado de Stanford David Mackanic, coautor principal del estudio. "Por lo tanto, es crucial desarrollar nuevos tipos de baterías paracumplir los requisitos agresivos de densidad energética de los dispositivos electrónicos modernos ".
El equipo de Stanford y SLAC probó su recubrimiento en el extremo cargado positivamente, llamado ánodo, de una batería estándar de metal de litio, que es donde generalmente se forman las dendritas. Finalmente, combinaron sus ánodos con recubrimiento especial con otros componentes disponibles comercialmente.para crear una batería completamente operativa. Después de 160 ciclos, sus celdas de litio metal aún suministraban el 85 por ciento de la energía que hicieron en su primer ciclo. Las celdas de litio metal normales entregan aproximadamente el 30 por ciento después de tantos ciclos, volviéndolos casi inútiles incluso sino explotar
El nuevo recubrimiento evita la formación de dendritas al crear una red de moléculas que entregan iones de litio cargados al electrodo de manera uniforme. Evita las reacciones químicas no deseadas típicas de estas baterías y también reduce la acumulación química en el ánodo, lo que rápidamente devasta la capacidad de la bateríapara entregar el poder.
"Nuestro nuevo diseño de recubrimiento hace que las baterías de metal de litio sean estables y prometedoras para un mayor desarrollo", dijo el otro coautor principal, el estudiante de doctorado de Stanford, Zhiao Yu.
El grupo ahora está refinando su diseño de revestimiento para aumentar la capacidad de retención y probar las celdas durante más ciclos.
"Mientras que el uso en vehículos eléctricos puede ser el objetivo final", dijo Cui, "la comercialización probablemente comenzará con productos electrónicos de consumo para demostrar primero la seguridad de la batería"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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