Las baterías de iones de sodio de estado sólido son mucho más seguras que las baterías de iones de litio convencionales, lo que representa un riesgo de incendio y explosión, pero su rendimiento ha sido demasiado débil para compensar las ventajas de seguridad. Los investigadores informaron el viernes que desarrollaron un cátodo orgánico que dramáticamentemejora tanto la estabilidad como la densidad de energía.
El rendimiento mejorado, informado en la revista julio , está relacionado con dos hallazgos clave :
Yan Yao, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Houston y autor correspondiente del artículo, dijo que el cátodo orgánico, conocido como PTO, para pireno-4,5,9,10-tetraona, ofrece un únicoventajas sobre los cátodos inorgánicos anteriores. Pero dijo que los principios subyacentes son igualmente significativos.
"Descubrimos por primera vez que la interfaz resistiva que se forma entre el cátodo y el electrolito se puede revertir", dijo Yao. "Eso puede contribuir a la estabilidad y a prolongar la vida útil del ciclo". Yao también es investigador principal en TexasCentro de Superconductividad en UH. Su grupo de investigación se enfoca en materiales orgánicos verdes y sostenibles para la generación y almacenamiento de energía.
Yanliang "Leonard" Liang, profesor asistente de investigación en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UH, dijo que la reversibilidad de la interfaz es la clave, permitiendo que la batería de estado sólido alcance una mayor densidad de energía sin sacrificar la vida del ciclo. Normalmente, la capacidad de una batería de estado sólido para almacenar energía se detiene cuando se forma la interfaz electrolítica del cátodo resistivo; revertir esa resistencia permite que la densidad de energía permanezca alta durante el ciclo, dijo.
Las baterías de iones de litio con sus electrolitos líquidos pueden almacenar cantidades relativamente altas de energía y se usan comúnmente para alimentar las herramientas de la vida moderna, desde teléfonos celulares hasta audífonos. Pero el riesgo de incendio y explosión ha aumentado el interés en otrostipos de baterías, y una batería de iones de sodio de estado sólido ofrece la promesa de una mayor seguridad a un costo menor.
Xiaowei Chi, un investigador postdoctoral en el grupo de Yao, dijo que un desafío clave había sido encontrar un electrolito sólido que fuera tan conductor como los electrolitos líquidos utilizados en las baterías de iones de litio. Ahora que hay electrolitos sólidos suficientemente conductores disponibles, unEl desafío restante ha sido las interfaces sólidas.
Una cuestión planteada por un electrolito sólido: el electrolito lucha por mantener un contacto íntimo con un cátodo rígido tradicional a medida que este se expande y contrae durante el ciclo de la batería. Fang Hao, un estudiante de doctorado que trabaja en el grupo de Yao, dijo que el cátodo orgánico es más flexibley así poder permanecer en contacto con la interfaz, mejorando la vida en bicicleta. Los investigadores dijeron que el contacto se mantuvo estable durante al menos 200 ciclos.
"Si tiene un contacto confiable entre el electrodo y el electrolito, tendrá una gran oportunidad de crear una batería de estado sólido de alto rendimiento", dijo Hao.
Además de Yao, los autores incluyen los primeros coautores Hao y Chi, Liang, Ye Zhang y Hui Dong, todos de UH; Rong Xu y Kejie Zhao de la Universidad de Purdue; y Hua Guo, Tanguy Terlier y Jun Lou de la Universidad de RiceLa mayoría de este trabajo fue financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Energía ARPA-E del Departamento de Energía de EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Houston . Original escrito por Jeannie Kever. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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