Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Washington ha desarrollado una forma de abordar un problema importante de seguridad con las baterías de metal de litio, una innovación que podría hacer que las baterías de alta energía sean más viables para el almacenamiento de energía de la próxima generación.
Los investigadores utilizaron una formulación para sus baterías que condujo a la formación de una capa protectora única alrededor de su ánodo de litio, protegiendo las baterías de la degradación y permitiéndoles trabajar más tiempo en condiciones típicas. Dirigido por Min-Kyu Song, profesor asistenteen la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU, los investigadores informan sobre el trabajo en la revista, nano energía .
Song metal dijo que el metal de litio se considera el "material ideal" para las baterías. Esto se debe a que entre los materiales sólidos conocidos tiene la mayor densidad de energía, lo que significa que las baterías podrían funcionar el doble de tiempo y retener más energía que las baterías omnipresentes de iones de litioeso alimenta la electrónica más moderna. Mientras que las baterías de iones de litio funcionan al pasar iones de litio entre un ánodo de grafito y un cátodo de óxido de cobalto de litio, el ánodo en una batería de metal de litio está hecho de metal de litio de alta energía.
"Si podemos usar litio metálico directamente, podemos mejorar drásticamente la densidad de energía de las baterías", dijo Song.
Si bien las ventajas del metal de litio se conocen desde hace décadas, los investigadores nunca han podido hacer que funcionen de manera segura. A medida que los electrones viajan entre el ánodo y el cátodo a través del circuito externo para alimentar un dispositivo, comienzan a formarse dendritas como árboles de Navidaden el metal de litio. Las dendritas crecen hasta que causan cortocircuitos eléctricos, incendios o explosiones. Incluso si no se incendian, las baterías de litio metálico también pierden rápidamente su capacidad de carga.
El equipo de investigación de WSU desarrolló una batería en la que empacaron disulfuro de selenio, un químico no tóxico utilizado en el champú anticaspa, en una estructura de carbono poroso para su cátodo. Agregaron dos aditivos a los electrolitos líquidos que normalmente se exploran en el siguientegeneración de baterías de litio.
Los dos aditivos trabajaron sinérgicamente y formaron una capa protectora en la superficie de metal de litio que era lo suficientemente densa, conductora y lo suficientemente robusta como para suprimir el crecimiento de las dendritas al tiempo que permite una buena estabilidad en el ciclo, dijo Song.En el caso de la electrónica, el ánodo de litio metálico protegido pudo recargarse 500 veces y mantuvo una alta eficiencia.
"Una capa protectora tan única condujo a pequeños cambios morfológicos del ánodo de litio durante el ciclo y mitigó efectivamente el crecimiento de las dendritas de litio y las reacciones secundarias no deseadas", dijo.
Los investigadores creen que su tecnología puede ser escalable y rentable.
"Si se comercializa, esta nueva formulación tiene un potencial real", dijo Song. "En comparación con las baterías de estado sólido que todavía están a años de distancia, no tiene que cambiar los procedimientos de fabricación, y esto sería aplicable en gran medida a la industria realantes, abriendo una ruta prometedora hacia el desarrollo de baterías de litio metálico de alta energía con un ciclo de vida largo ".
Los investigadores continúan trabajando en la batería, desarrollando un separador que protegerá aún más los materiales de la batería del deterioro y mejorará la seguridad sin comprometer el rendimiento.
Este trabajo fue apoyado por el Centro Conjunto de Implementación e Investigación en Materiales Abundantes de la Tierra del Estado de Washington JCDREAM del Estado de Washington.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Original escrito por Tina Hilding. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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