La duración de la batería de su teléfono o computadora depende de cuántos iones de litio se puedan almacenar en el material del electrodo negativo de la batería. Si la batería se queda sin estos iones, no puede generar una corriente eléctrica para hacer funcionar un dispositivo yfinalmente falla
Los materiales con una mayor capacidad de almacenamiento de iones de litio son demasiado pesados o tienen la forma incorrecta para reemplazar el grafito, el material del electrodo que se usa actualmente en las baterías actuales.
Los científicos e ingenieros de la Universidad de Purdue han introducido una forma potencial de reestructurar estos materiales en un nuevo diseño de electrodo que les permitiría aumentar la vida útil de la batería, hacerla más estable y acortar el tiempo de carga.
El estudio, que aparece como la portada de la edición de septiembre de Applied Nano Materials, creó una estructura similar a una red, llamada "nanocadena", de antimonio, un metaloide conocido por mejorar la capacidad de carga de iones de litio en las baterías.
Los investigadores compararon los electrodos de nanocadena con los electrodos de grafito, descubriendo que cuando las baterías de celda de moneda con el electrodo de nanocadena solo se cargaron durante 30 minutos, lograron el doble de la capacidad de iones de litio durante 100 ciclos de carga y descarga.
Algunos tipos de baterías comerciales ya usan compuestos de metal de carbono similares a los electrodos negativos de antimonio, pero el material tiende a expandirse hasta tres veces a medida que absorbe los iones de litio, lo que hace que se convierta en un peligro para la seguridad a medida que la batería se carga.
"Desea acomodar ese tipo de expansión en las baterías de su teléfono inteligente. De esa manera no está cargando algo inseguro", dijo Vilas Pol, profesor asociado de ingeniería química de Purdue.
Mediante la aplicación de compuestos químicos, un agente reductor y un agente nucleante, los científicos de Purdue conectaron las pequeñas partículas de antimonio en una forma de nanocadena que acomodaría la expansión requerida. El agente reductor particular que usó el equipo, el amoníaco-borano, es responsable decreando los espacios vacíos, los poros dentro de la nanocadena, que acomodan la expansión y suprimen la falla del electrodo.
El equipo aplicó amoníaco-borano a varios compuestos diferentes de antimonio, descubriendo que solo el cloruro de antimonio producía la estructura de nanocadena.
"Nuestro procedimiento para fabricar las nanopartículas proporciona constantemente las estructuras de la cadena", dijo PV Ramachandran, profesor de química orgánica en Purdue.
La nanocadena también mantiene estable la capacidad de iones de litio durante al menos 100 ciclos de carga y descarga. "Esencialmente no hay cambio del ciclo 1 al ciclo 100, por lo que no tenemos ninguna razón para pensar que el ciclo 102 no será el mismo", Poldijo.
Henry Hamann, un estudiante graduado de química en Purdue, sintetizó la estructura de nanocadena de antimonio y Jassiel Rodríguez, un candidato postdoctoral de ingeniería química de Purdue, probó el rendimiento de la batería electroquímica.
El diseño del electrodo tiene el potencial de ser escalable para baterías más grandes, dicen los investigadores. El equipo planea probar el diseño en baterías de celda de bolsa a continuación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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