Investigadores de la Universidad de California, Bourns College of Engineering de Riverside han utilizado botellas de vidrio de desecho y un proceso químico de bajo costo para crear ánodos de nanosilicio para baterías de iones de litio de alto rendimiento. Las baterías ampliarán la gama de vehículos eléctricos y enchufes-en vehículos eléctricos híbridos, y brindan más potencia con menos cargas a la electrónica personal, como teléfonos celulares y computadoras portátiles.
Titulado "Silicio derivado de botellas de vidrio como materiales de ánodo para baterías de celda completa de iones de litio", un artículo que describe la investigación fue publicado en la revista Nature Informes científicos . Cengiz Ozkan, profesor de ingeniería mecánica, y Mihri Ozkan, profesor de ingeniería eléctrica, lideraron el proyecto.
Incluso con los programas de reciclaje actuales, miles de millones de botellas de vidrio terminan en vertederos cada año, lo que hace que los investigadores pregunten si el dióxido de silicio en las botellas de bebidas de desecho podría proporcionar nanopartículas de silicio de alta pureza para las baterías de iones de litio.
Los ánodos de silicio pueden almacenar hasta 10 veces más energía que los ánodos de grafito convencionales, pero la expansión y la contracción durante la carga y la descarga los hacen inestables. Se ha demostrado que reducir el silicio a la nanoescala reduce este problema y combina un abundante y relativamente puroEn forma de dióxido de silicio y una reacción química de bajo costo, los investigadores crearon baterías de media celda de iones de litio que almacenan casi cuatro veces más energía que los ánodos de grafito convencionales.
Para crear los ánodos, el equipo utilizó un proceso de tres pasos que consistía en triturar y moler las botellas de vidrio en un fino poder blanco, una reducción de magnesiotermia para transformar el dióxido de silicio en silicio nanoestructurado y recubrir las nanopartículas de silicio con carbono para mejorarsu estabilidad y propiedades de almacenamiento de energía.
Como era de esperar, las baterías de celda de monedas fabricadas con los ánodos de silicio a base de botellas de vidrio superaron en gran medida a las baterías tradicionales en las pruebas de laboratorio. Los electrodos de silicio derivado de vidrio recubiertos de carbono gSi @ C demostraron un excelente rendimiento electroquímico con una capacidad de ~ 1420 mAh /g a una tasa de C / 2 después de 400 ciclos.
Changling Li, un estudiante graduado en ciencias de los materiales e ingeniería y autor principal del artículo, dijo que una botella de vidrio proporciona suficiente nanosilicio para cientos de pilas de monedas o tres y cinco pilas de bolsas.
"Comenzamos con un producto de desecho que se dirigía al vertedero y creamos baterías que almacenaban más energía, se cargaban más rápido y eran más estables que las baterías de celda de moneda comercial. Por lo tanto, tenemos candidatos muy prometedores para la próxima generación de iones de litiobaterías ", dijo Li.
Esta investigación es la última de una serie de proyectos liderados por Mihri y Cengiz Ozkan para crear ánodos de batería de iones de litio a partir de materiales respetuosos con el medio ambiente. La investigación anterior se ha centrado en el desarrollo y prueba de ánodos de hongos portabella, arena y diatomeas fósiles.rico tierra
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Sarah Nightingale. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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