El éxito de las baterías de automóviles eléctricos depende de las millas que se pueden conducir con una sola carga, pero la cosecha actual de baterías de iones de litio está alcanzando su límite natural de cuánta carga se puede empacar en un espacio determinado, manteniendo a los conductores encendidosahora, los investigadores de la Universidad de Maryland UMD, el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. ARL y el Laboratorio Nacional de Argonne ANL han descubierto cómo aumentar la capacidad de una batería recargable mediante el uso de electrodos agresivos y luego estabilizarlosmateriales de electrodo potencialmente peligrosos con un electrolito altamente fluorado.
Un artículo revisado por pares basado en la investigación se publicó el 16 de julio en la revista Nanotecnología de la naturaleza .
"Hemos creado un electrolito a base de flúor para habilitar un ánodo de litio y metal, que se sabe que es notoriamente inestable, y demostró una batería que dura hasta mil ciclos con alta capacidad", dijeron los coautores Xiulin Fany Long Chen, investigadores posdoctorales en la Facultad de Ingeniería A. James Clark de la UMD.
Las nuevas baterías pueden cargarse y descargarse muchas veces sin perder la capacidad de proporcionar un flujo de energía confiable y de alta calidad. Incluso después de mil ciclos de carga, los electrolitos mejorados con flúor aseguraron el 93% de la capacidad de la batería, lo que los autores llaman"sin precedentes". Esto significa que un automóvil que funcione con esta tecnología conduciría de manera confiable la misma cantidad de millas durante muchos años.
"El ciclo de vida que lograron con los materiales de electrodo dados y las ventanas de voltaje de operación suenan 'sin precedentes'. Este trabajo es un [sic] gran progreso hacia adelante en el campo de la batería en la dirección de aumentar la densidad de energía, aunque podría ser necesario un mayor ajustenecesitaba cumplir varios estándares para la comercialización ", dijo Jang Wook Choi, profesor asociado de ingeniería química y biológica en la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur. Choi no participó en la investigación.
El equipo demostró las baterías en forma de celda de moneda como una batería de reloj para pruebas y está trabajando con socios de la industria para usar los electrolitos para una batería de alto voltaje.
Estos materiales agresivos, como el ánodo de metal de litio y el níquel y los materiales de cátodo de alto voltaje, se llaman así porque reaccionan fuertemente con otro material, lo que significa que pueden retener mucha energía pero también tienden a "comerse"cualquier otro elemento con el que estén asociados, dejándolos inutilizables.
Chunsheng Wang, profesor del Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica de la Escuela Clark, ha colaborado con Kang Xu en ARL y Khalil Amine en ANL en estos nuevos materiales electrolíticos para baterías. Dado que cada elemento en la tabla periódica tiene una disposición diferente de electronesWang estudia cómo cada permutación de la estructura química puede ser una ventaja o una desventaja en una batería. Él y Xu también encabezan un esfuerzo de colaboración entre la industria, la universidad y el gobierno llamado Centro de Investigación en Baterías Extremas, cuyo objetivo es unir a las compañías que necesitan baterías.para usos inusuales con los investigadores que pueden inventarlos.
"El objetivo de la investigación fue superar la limitación de capacidad que experimentan las baterías de iones de litio. Identificamos que el flúor es el ingrediente clave que garantiza que estas químicas agresivas se comporten de manera reversible para producir una batería de larga duración. Un mérito adicional del flúor es quehace que los electrolitos generalmente combustibles sean completamente incapaces de prenderse fuego ", dijo Wang.
El equipo capturó un video de varias celdas de la batería que se incendiaron en instantes, pero la batería de flúor era impermeable.
La alta población de especies que contienen flúor en las interfases es la clave para que el material funcione, aunque los resultados han variado para diferentes investigadores en el pasado con respecto a la fluoración.
"Puede encontrar evidencias de la literatura que apoyan o desaprueban el flúor como un buen ingrediente en las interfases", dijo Xu, compañero de laboratorio y líder del equipo de investigación en ARL. "Lo que aprendimos en este trabajo es que, en la mayoría de los casos,no es solo qué ingredientes químicos tiene en la interfase, sino cómo están organizados y distribuidos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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