Científicos del Instituto de Tecnología de Tokio Tecnología de Tokio, la Universidad de Tohoku, el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada y el Instituto de Tecnología Nippon, demostraron mediante un experimento que una interfaz limpia electrolito / electrodo es clave para lograr sólidos de alta capacidad.baterías estatales de litio. Sus hallazgos podrían allanar el camino para diseños mejorados de baterías con mayor capacidad, estabilidad y seguridad tanto para dispositivos móviles como para vehículos eléctricos.
Las baterías de iones de litio líquidas están en todas partes y se encuentran en la mayoría de los dispositivos móviles cotidianos. Si bien poseen una buena cantidad de ventajas, las baterías de base líquida también conllevan riesgos notables. Esto ha quedado claro para el público en los últimos años después deinformes de teléfonos inteligentes que estallaron en llamas debido a errores de diseño que causaron que el electrolito líquido de la batería se filtrara y se incendiara.
Otras desventajas, como el costo de fabricación, la durabilidad y la capacidad, llevaron a los científicos a buscar una tecnología diferente: baterías de litio de estado sólido SSLB. Las SSLB comprenden electrodos sólidos y un electrolito sólido que intercambian iones de litio Li durante la carga ydescarga. Su mayor densidad de energía y seguridad hacen que los SSLB sean fuentes muy poderosas.
Sin embargo, todavía existen muchos desafíos técnicos que impiden la comercialización de los SSLB. Para el estudio actual, los investigadores realizaron una serie de experimentos y obtuvieron información que podría llevar el desempeño de los SSLB al siguiente nivel. El profesor Taro Hitosugi de Tokyo Tech, quien dirigió elestudio, explica su motivación: "LiNi0.5Mn1.5O4 LNMO es un material prometedor para el electrodo positivo de SSLB porque puede generar voltajes comparativamente más altos. En este estudio, mostramos operaciones de batería a 2.9 y 4.7 V, y simultáneamentegran capacidad, ciclo estable y baja resistencia en la interfaz electrolito / electrodo. "
Estudios anteriores habían insinuado que producir una interfaz limpia electrolito / electrodo era esencial para lograr una baja resistencia de la interfaz y una carga rápida en los SSLB basados en LNMO. Los científicos también notaron que los iones de litio migraron espontáneamente del electrolito de Li3PO4 LPO a la capa de LNMO en el momento de la fabricación., formando una fase Li2Ni0.5Mn1.5O4 L2NMO en LNMO con distribución e impacto desconocidos en el rendimiento de la batería.
El equipo investigó cómo era la fase L2NMO, analizando los cambios en la estructura cristalina entre las fases Li0Ni0.5Mn1.5O4 L0NMO y L2NMO durante la carga y descarga. También estudiaron la distribución inicial de L2NMO en interfaces limpias LPO / LNMOfabricado al vacío, así como el efecto del espesor del electrodo.
Sorprendentemente, la interfaz limpia facilitó la intercalación y desintercalación de Li durante la carga y descarga de los SSLB. Como resultado, la capacidad de los SSLB con una interfaz limpia fue el doble que la de las baterías convencionales basadas en LNMO. Además, este estudio marcó elSe encontraron reacciones reversibles estables por primera vez entre las fases L0NMO y L2NMO en SSLB.
El profesor asistente Hideyuki Kawasoko de la Universidad de Tohoku y autor principal del estudio comentó: "Nuestros hallazgos indican que la formación de una interfaz LPO / LNMO limpia y libre de contaminación es clave para aumentar la capacidad de los SSLB y garantizar una baja resistencia de la interfaz paracargando. "
Aparte de los dispositivos móviles, los SSLB podrían encontrar un hogar en los automóviles eléctricos, para los cuales el costo y la durabilidad de la batería actúan como barreras importantes para la comercialización generalizada. Los resultados de este estudio brindan información importante para los futuros diseños de SSLB y allanan el camino para una transiciónde los combustibles fósiles y hacia formas de transporte más ecológicas. ¡Esté atento a la llegada de los SSLB!
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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