El recubrimiento proporciona una capa adicional de protección para los cátodos de batería.
Construir una mejor batería de iones de litio implica abordar una miríada de factores simultáneamente, desde mantener el cátodo de la batería conductora eléctrica e iónicamente hasta asegurarse de que la batería se mantenga segura después de muchos ciclos.
En un nuevo descubrimiento, los científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE han desarrollado un nuevo recubrimiento de cátodo mediante el uso de una técnica de deposición química de vapor oxidativa que puede ayudar a resolver estos y otros problemas potenciales con las baterías de iones de litio.de un golpe
"El revestimiento que hemos descubierto realmente golpea a cinco o seis pájaros de un tiro". Khalil Amine, Argonne, distinguido compañero y científico de batería.
En la investigación, Amine y sus colegas investigadores tomaron partículas del material pionero del cátodo de níquel-manganeso-cobalto NMC de Argonne y las encapsularon con un polímero que contiene azufre llamado PEDOT. Este polímero proporciona al cátodo una capa de protección contra la bateríaelectrolito a medida que la batería se carga y descarga.
A diferencia de los recubrimientos convencionales, que solo protegen la superficie exterior de las partículas del cátodo de tamaño micrónico y dejan el interior vulnerable a la fisuración, el recubrimiento PEDOT tenía la capacidad de penetrar en el interior de la partícula del cátodo, agregando una capa adicional de protección.
Además, aunque PEDOT previene la interacción química entre la batería y el electrolito, sí permite el transporte necesario de iones de litio y electrones que la batería requiere para funcionar.
"Este recubrimiento es esencialmente amigable con todos los procesos y la química que hace que la batería funcione y no es amigable con todas las reacciones potenciales que podrían causar que la batería se degrade o funcione mal", dijo el químico de Argonne Guiliang Xu, el primer autor del artículo.investigación.
El revestimiento también evita en gran medida otra reacción que hace que el cátodo de la batería se desactive. En esta reacción, el material del cátodo se convierte en otra forma llamada espinela. "La combinación de casi ninguna formación de espinela con sus otras propiedades hace que este revestimiento sea un material muy emocionante", Dijo Amine.
El material PEDOT también demostró la capacidad de evitar la liberación de oxígeno, un factor importante para la degradación de los materiales del cátodo NMC a alto voltaje ". También se descubrió que este recubrimiento PEDOT podía suprimir la liberación de oxígeno durante la carga, lo que conduce a una mejor estructuraestabilidad y también mejora la seguridad ", dijo Amine.
Amine indicó que los científicos de baterías probablemente podrían ampliar el recubrimiento para usar en baterías que contienen NMC ricas en níquel. "Este polímero ha estado presente por un tiempo, pero todavía nos sorprendió ver que tiene todos los efectos alentadores quelo hace ", dijo.
Con el revestimiento aplicado, los investigadores creen que las baterías que contienen NMC podrían funcionar a voltajes más altos, aumentando así su producción de energía, o tener una vida útil más larga, o ambas.
Para realizar la investigación, los científicos se basaron en dos instalaciones de usuario de la Oficina de Ciencia del DOE ubicadas en Argonne: la Fuente Avanzada de Fotones APS y el Centro de Materiales a Nanoescala CNM. Las mediciones de difracción de rayos X de alta energía in situ fuerontomada en la línea de luz 11-ID-C del APS, y la litografía de haz de iones enfocados y la microscopía electrónica de transmisión se realizaron en el CNM.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Original escrito por Jared Sagoff. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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