Investigadores de la Universidad de Cambridge, sólo para determinar un conjunto de nuevos materiales se puede utilizar para la fabricación de una célula de alta potencia. Encontraron que los iones de litio pueden ser ritmo mucho más rápido que un material del electrodo típico, a través de una microestructura compleja niobio del material de óxido de tungsteno , lo que significa que permite una velocidad de carga más rápido. en resumen, la clave de este hallazgo o la construcción de la próxima generación de baterías de iones de litio. se espera que para completar la carga (en lugar de horas) en cuestión de minutos, sin Sobrecalentamiento peligroso.
Estudio Figura-1: Nb
16W
5O
55Y Nb
18W
16O
93Estructura cristalina / morfología de partículas
Las baterías de ion de litio se han utilizado de forma continua y amplia desde la década de 1990. Desafortunadamente, su densidad de energía ha aumentado solo un 3-4% por año, muy por debajo de las expectativas de los vehículos eléctricos y los fabricantes de productos electrónicos de consumo.
Más importante aún, estas mejoras generalmente provienen de la optimización del material de embalaje, no del electrodo en sí mismo. Esta estrategia difícilmente puede compensar otra desventaja inherente de la tecnología de la batería: la velocidad de carga es lenta.
Para aumentar la velocidad de carga, es necesario acelerar el flujo de iones de litio cargados desde el electrodo positivo al electrodo negativo. Los científicos han intentado lograr este objetivo estableciendo nanoestructuras especiales dentro de los electrodos:
Esto está diseñado para reducir la distancia recorrida por los iones de litio, pero sus partículas son complicadas y costosas de usar, y también crean reacciones químicas no deseadas que acortan la duración de la batería.
Estudio Figura-2: Propiedades electroquímicas de dos materiales
En los últimos hallazgos de Cambridge, los investigadores utilizaron diferentes enfoques:
Eligió una partícula más grande con una estructura rígida de columna abierta. Esta estructura permite que los iones de litio se muevan sin impedimentos en grandes cantidades, aumentando su rendimiento en varios niveles.
Los nuevos materiales de electrodo también pueden ser una alternativa más segura:
El electrodo negativo en la mayoría de las baterías de iones de litio está hecho de grafito. En la carga a alta velocidad, se forman las dendritas, especialmente la microestructura de las fibras de litio.
Las dendritas pueden causar cortocircuitos o incluso incendios en las baterías, pero los nuevos materiales de electrodo de Cambridge no lo hacen.
Estudio Figura 9: Expectativas de óxidos de tungsteno ternarios a granel y bronce, y comparación electroquímica con óxidos de cerio binarios.
La profesora Clare Gray, una autora principal de investigación, dijo:
En las aplicaciones de llenado rápido, la seguridad es un lugar que necesita más atención. Este tipo de nuevo material potencial definitivamente vale la pena, ya que necesitamos una alternativa más segura que el grafito.
Además, los nano-factores requieren múltiples pasos para ser fabricados, lo que resulta en rendimientos extremadamente bajos y problemas de escalabilidad.
Por el contrario, el óxido de tungsteno de tántalo es más fácil de fabricar y no requiere productos químicos o disolventes adicionales. Por supuesto, todavía tenemos mucho trabajo por hacer antes de ponerlo en práctica.
