El desarrollo tecnológico de las baterías de litio no ha logrado avances importantes durante muchos años. El motivo es que es difícil garantizar la seguridad del material, la estabilidad y la rápida repetición de la carga y la descarga al tiempo que aumenta la densidad de la capacidad. El principal culpable de la atenuación es la estructura microscópica. Ramas de cristal de litio. Estas agudas estructuras con forma de aguja pueden perforar el diafragma de la celda, provocando un cortocircuito o incluso un incendio. Una forma de limitar su crecimiento es controlar la velocidad de carga de la batería. Pero en un momento en que el ritmo de vida se está acelerando, Tal compromiso es inaceptable.
Este avance en la tecnología de baterías se centra en un nuevo material de ánodo recubierto con nanofilm de carbono.
La buena noticia es que los científicos de la Universidad Rice han encontrado una buena manera de duplicar la capacidad de las baterías de ion de litio que se utilizan actualmente en la actualidad.
Anteriormente, algunos laboratorios utilizaban fibra de Kevlar para limitar el crecimiento de las ramas de cristal o para usar un nuevo tipo de electrolito (una solución química con carga).
Tan pronto como el año pasado, el mismo equipo de investigación en Rice University ha desarrollado una batería de litio de metal hecha de asfalto, tiene una velocidad de carga más rápida y es más resistente a la formación de ramas de cristal.
Ahora, el equipo de investigación ha dado un paso más al introducir nanopelículas de carbono: se utiliza para recubrir ánodos de metal de litio para baterías, que se utilizan para sumergir de manera más efectiva las ramas de cristal, de manera similar a sostener objetos pesados en el césped para eliminar las malezas.
Tabla de comparación: El lado derecho es un ánodo de metal sin una película de nanotubos de carbono para limitar la rama de cristal de litio.
Esta película absorbe los iones de litio del ánodo y los distribuye durante la carga. Pero todo esto no afecta la tasa de carga de la batería. El coautor de la investigación, Rodrigo Salvatierra, dijo:
El papel de la película de nanotubos de carbono es extender el metal litio depositado para formar una capa lisa sin ramas de cristal.
Estas mejoras no limitan la velocidad de carga de dichas baterías, e incluso utilizan la carga de alta velocidad y la descarga con confianza.
Después de implementar los nuevos componentes en las baterías de asfalto-litio del año pasado, los investigadores descubrieron que después de más de 580 ciclos pudieron prevenir el crecimiento de las ramas de cristal. Además, la eficiencia coulombic de la batería se mantuvo en 99.8% y el producto terminado fue más fácil de construir.
La izquierda es el químico James Tour de la Universidad James, la graduada Gladys López-Silva y el investigador postdoctoral Rodrigo Salvatierra.
Sin embargo, Salvatierra explicó: En comparación con las baterías de asfalto anteriores, tiene algunos lugares diferentes.
Primero, utilizamos una película de nanotubos de carbono para modificar la lámina metálica sólida de litio. Estos dos materiales ya han sido preparados para su uso por las baterías.
En segundo lugar, en los electrodos derivados de asfalto, el metal litio debe depositarse electroquímicamente para ser utilizado en una unidad de batería completa.
Al final, la batería con este nuevo ánodo puede almacenar de 3 a 5 veces más electricidad que los productos disponibles comercialmente. Incluso si se deja por un mes, su pérdida de carga es insignificante. En otras palabras, será un almacenamiento confiable a largo plazo. Puede solución.
