Las baterías de iones de litio son el corazón de los dispositivos que incluyen teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y vehículos eléctricos en constante crecimiento, etc. Muchos investigadores están interesados en utilizar materiales avanzados para mejorar el rendimiento de la batería de iones de litio, haciéndolos más livianos y compactos, Puede almacenar más energía. Una nueva aleación de estaño y aluminio desarrollada por ingenieros de Texas puede funcionar en tres áreas, incluso al mismo tiempo puede acelerar su producción y reducir los costos de producción.
Con los años, la producción en masa de las baterías de iones de litio se basan en cobre y grafito como un ánodo. A través de los años, los investigadores han estado buscando materiales alternativos pueden superar las limitaciones de estos materiales, incluyendo el alto coste de producción y la capacidad de almacenamiento limitada (por ejemplo, El silicio puede almacenar 10 veces la energía, aunque constituye otra serie de problemas).
La creación de ánodo Hoy es un proceso de múltiples pasos laboriosos, en el que el grafito está revestida en lámina de cobre. Sin embargo, como materiales de Austin científico y autor principal del nuevo estudio de la Universidad de Texas, Karl Kreder explicó, en el proceso de fabricación y la propia batería En términos de hacerlo, esto puede conducir a ineficiencias.
Kreder representa: 'material de modo activo (grafito) está recubierto en la parte superior de un colector de corriente inerte (cobre), que aumenta el volumen del sistema y la masa de material no activo, mediante la combinación de un colector de corriente y un material activo, una mayor capacidad. Materiales activos, que usan menos materiales inactivos de recolección de corriente.
Kreder y su equipo logrado mediante la simplificación del procedimiento de fabricación de este método elimina los procesos de revestimiento engorrosos. Cuando la lata se echa en bloques, estaño se puede añadir directamente al aluminio, formando de este modo una aleación, y puede ser mecánicamente El laminado (procesos de aleaciones metalúrgicas relativamente baratas y normales) es una lámina de metal nanoestructurada. En el paso final, la reducción de partículas en el material es de suma importancia.
Kreder explica: "El estaño puede formar aleaciones con litio. Desafortunadamente, si se usa estaño o incluso partículas de estaño de tamaño micrométrico, estaño se rompe cuando se cicla debido a la expansión de volumen cuando se forman aleaciones con litio, lo que significa que si es grande De las partículas de estaño hacen la batería, solo para mantener docenas de ciclos de carga y descarga, pero si la fabricación de partículas de estaño a escala nanométrica, las partículas no se dividirán durante la aleación.
Los investigadores llamaron al material resultante un ánodo de aleación eutéctica cruzada (IdEA), que consideraron que era solo un cuarto del grosor de los materiales tradicionales del ánodo y pesan solo la mitad del peso de los materiales tradicionales. Se fabricaron en pequeñas baterías de iones de litio. El material del ánodo se probó y luego se cargó y descargó para medir el rendimiento, y encontraron que el ánodo tenía el doble de la capacidad de almacenamiento de energía de un ánodo tradicional de cobre y grafito.
Clyde dijo: 'Esto se hace por una buena razón, uno de los elementos es activo, el estaño y el otro es inerte, aluminio'. El aluminio produce una matriz conductora en la que se retiene la lata y proporciona aluminio Estructura y conductividad eléctrica, mientras que el estaño se alea y des-alea con litio cuando la batería se cicla.
Arumugam Manthiram, director del Texas Institute of Materials, uno de los líderes del equipo, dijo: "Es muy emocionante poder desarrollar un proceso de fabricación de nanomateriales de electrodos barato y escalable. Nuestros resultados muestran que Este material ha tenido éxito en el rendimiento requerido para la comercialización de baterías de iones de litio.
La investigación está publicada en ACS Energy Letters.
