Las baterías de litio-azufre se han aclamado como el próximo gran paso en la tecnología de baterías, prometiendo un uso significativamente más prolongado para todo, desde teléfonos celulares hasta vehículos eléctricos con una sola carga, a la vez que son más sostenibles para el medio ambiente que las baterías actuales de iones de litio.Estas baterías no duran tanto como sus equivalentes de iones de litio, y se degradan con el tiempo.
Un grupo de investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin ha encontrado una manera de estabilizar una de las partes más difíciles de las baterías de litio-azufre, acercando la tecnología a ser comercialmente viable. Los hallazgos del equipo,publicado hoy en julio , demuestre que la creación de una capa artificial que contiene teluro, dentro de la batería in situ, encima del metal de litio, puede hacer que dure cuatro veces más.
"El azufre es abundante y ambientalmente benigno sin problemas en la cadena de suministro en los Estados Unidos", dijo Arumugam Manthiram, profesor de ingeniería mecánica y director del Instituto de Materiales de Texas. "Pero hay desafíos de ingeniería. Hemos reducido un problema aextender el ciclo de vida de estas baterías "
El litio es un elemento reactivo que tiende a descomponer otros elementos a su alrededor. Cada ciclo de una batería de litio-azufre, el proceso de cargarlo y descargarlo, puede hacer que se formen depósitos musgosos en forma de aguja en el litio.ánodo de metal, el electrodo negativo de la batería. Esto inicia una reacción que puede conducir a la degradación general de la batería.
Los depósitos descomponen el electrolito que transporta iones de litio de un lado a otro. Esto puede atrapar parte del litio, evitando que el electrodo entregue toda la potencia necesaria para el uso ultralargo que promete la tecnología. La reacción también puede causar la bateríacortocircuitar y potencialmente incendiarse
La capa artificial formada en el electrodo de litio protege el electrolito de la degradación y reduce las estructuras cubiertas de musgo que atrapan la formación de litio durante las cargas.
"La capa formada en la superficie de litio le permite funcionar sin descomponer el electrolito, y eso hace que la batería dure mucho más", dijo Amruth Bhargav, quien, junto con su colega estudiante graduada Sanjay Nanda, fue coautora del artículo.
Manthiram agregó que este método se puede aplicar a otras baterías de litio y sodio. Los investigadores han presentado una solicitud de patente provisional para la tecnología.
"La capa estabilizadora se forma mediante un proceso in situ simple y no requiere procedimientos de tratamiento previo o recubrimiento costosos o complicados en el ánodo de metal de litio", dijo Nanda.
Resolver la inestabilidad de esta parte de la batería es clave para extender su ciclo de vida y lograr una adopción más amplia. Manthiram dijo que las baterías de litio-azufre actualmente son las más adecuadas para dispositivos que necesitan baterías livianas y pueden funcionar durante mucho tiempo en uncarga única y no requieren una gran cantidad de ciclos de carga, como los drones. Pero tienen el potencial de desempeñar un papel importante en la ampliación de la gama de vehículos eléctricos y una mayor adopción de energía renovable.
Los electrodos positivo y negativo en las baterías de litio-azufre tienen una capacidad de carga 10 veces mayor que los materiales utilizados en las baterías de iones de litio actuales, dijo Manthiram, lo que significa que pueden ofrecer mucho más uso con una sola carga.ampliamente disponible como subproducto de la industria del petróleo y el gas, lo que hace que las baterías sean baratas de producir. El azufre también es más ecológico que los materiales de óxido de metal utilizados en las baterías de iones de litio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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