Las baterías de iones de litio LIB son un gran avance tecnológico de las baterías de plomo y ácido que existen desde fines de la década de 1850. Gracias a su bajo peso, alta densidad de energía y pérdida de carga más lenta cuando no están en uso, las LIB se han convertido en la opción preferidapara la electrónica de consumo. Las celdas de iones de litio con cátodos de cobalto contienen el doble de energía que una batería a base de níquel y cuatro veces más que la de ácido de plomo. A pesar de ser una batería de consumo superior, las LIB todavía tienen algunos inconvenientes. La tecnología de fabricación actual está llegando a lo teóricolímite de densidad de energía para LIBs y sobrecalentamiento que conduce a fugas térmicas, es decir, "ventear con llama" es una preocupación seria.
Investigadores surcoreanos en el Centro de Autoensamblaje y Complejidad, Instituto de Ciencias Básicas IBS, Departamento de Química y División de Ciencia de Materiales Avanzados de la Universidad de Pohang, han creado un nuevo LIB hecho de un sólido poroso que mejora enormemente surendimiento, así como reducir los riesgos debido al sobrecalentamiento.
Desde 2002 ha habido más de 40 retiros solo en los EE. UU. Debido al riesgo de incendio o explosión de los LIB utilizados en dispositivos electrónicos de consumo. Estos tipos de baterías, en todas sus diferentes combinaciones de ánodo de litio, siguen siendo una parte esencial deelectrónica de consumo moderna a pesar de su pobre historial a altas temperaturas.
El equipo coreano probó un enfoque totalmente nuevo al fabricar las baterías. Según el Dr. Kimoon Kim en IBS, "ya hemos investigado comportamientos de conducción de protones altos y altamente anisotrópicos [dependientes de la dirección] en CB poroso [6] para electrolitos de celdas de combustibleEs posible que esta conducción de iones de litio después de CB poroso [6] sea más segura que los materiales porosos moleculares orgánicos basados en electrolitos sólidos de litio existentes utilizando el método de remojo simple. "La tecnología LIB actual se basa en litio intercalado que funciona bien, peroDebido a las demandas cada vez mayores de los dispositivos electrónicos para ser más livianos y más potentes, es necesario investigar los nuevos electrolitos en orden.
La nueva batería está construida de moléculas en forma de calabaza llamadas cucurbitáceas [6] uril CB [6] que están organizadas en una estructura en forma de panal. Las moléculas tienen un canal 1D increíblemente delgado, con un promedio de 7.5 Å [ael ión de litio simple es 0.76 Å, o .76 x 10-10 m] que los atraviesa. La estructura física del CB poroso [6] permite que los iones de litio a la batería se difundan más libremente que en los LIB convencionales y existan sin los separadoresencontrado en otras baterías.
En las pruebas, los electrolitos sólidos CB [6] porosos mostraron una impresionante conductividad de iones de litio. Para comparar esto con los electrolitos de batería existentes, el equipo utilizó una medición del número de transferencia de litio tLi + que se registró en 0.7-0.8 en comparación con 0.2-0.5 de electrolitos existentes. También sometieron a las baterías a temperaturas extremas de hasta 373 K 99.85 ° C, muy por encima de la ventana de temperatura superior típica de 80 ° C para salir de LIBs. En las pruebas, las baterías se ciclaron a temperaturas entre298 K y 373 K 24.85 ° C y 99.85 ° C por una duración de cuatro días y después de cada ciclo, los resultados no mostraron fugas térmicas y casi ningún cambio en la conductividad.
Varios electrolitos líquidos convencionales pueden incorporarse en un marco CB [6] poroso y convertirse en electrolitos de litio sólidos más seguros. Además, el uso de electrolitos no se limita al uso solo en LIB, sino que una batería de litio de aire es potencialmente factible. Lo que hace que esta nueva técnicaLo más emocionante es que es un nuevo método para preparar un electrolito de litio sólido que comienza como un líquido, pero no se necesita ninguna modificación post-sintética ni tratamiento químico.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Original escrito por Daniel Kopperud. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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