Las baterías de iones de litio han revolucionado la electrónica móvil y se están utilizando en nuevos equipos de energía, pero las mejoras adicionales en la vida útil y la potencia requerirán nuevas tecnologías. Una opción son las baterías de litio-metal, que duran más. La carga es más rápida, pero hay un problema con esta técnica. Los depósitos de litio, conocidos como dendritas, tienden a crecer en el ánodo, lo que puede causar un cortocircuito, lo que puede causar la falla de la batería, un incendio o una explosión.
Ahora, Instituto de Química de la Universidad de Ciencias, China Centro de Investigación, y los investigadores en ciencia y tecnología de alta presión han diseñado un cuerpo separador de película con base de carbono con el elemento perfilado. Diyne refiere grafito (graphdiyne), como filtrar los iones de litio y previene el crecimiento de la dendrita 'Shang et al, Material.10 (2018) 191-199'.
baterías de metal litio y baterías de iones de litio similares en concepto, pero se basa en un ánodo de litio metálico. Durante la descarga, el ánodo de litio metálico al cátodo a través de un circuito electrónico externo. Sin embargo, durante la carga, de litio metálico se deposita sobre el ánodo. Es en este proceso, las dendritas indeseables se pueden formar.
Aquí es donde entra la membrana del separador. Un separador de película delgada hecho de diyne de grafito ultrafino (10 nm) (una monocapa hexagonal de carbono bidimensional unida por una cadena de diacetileno) tiene algunas propiedades notables. El diito grafítico no solo es elástico y resistente al mismo tiempo, sino que su estructura química también forma una red porosa uniforme, permitiendo que solo un ion litio pase a través de cada agujero. Esto regula el movimiento de los iones a través de la membrana, lo que hace que la difusión de iones sea altamente uniforme. Esta característica de la batería inhibe efectivamente el crecimiento de las dendritas de litio.
Li Yuliang, del Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China, quien dirigió la investigación, explicó: "La supresión de las dendritas de litio puede estabilizar la interfaz del electrolito sólido, lo que aumenta la vida útil del dispositivo y la eficiencia coulombic". Puede evitar cortocircuitos dendríticos y mejorar la seguridad de la batería. .
Los investigadores creen que las películas de diyne de grafito pueden superar algunos de los difíciles problemas que enfrentan actualmente las baterías de litio y otros metales alcalinos.
"El diyne de grafito es un material ideal con estructura superconjugada, brecha de banda inherente, estructura macroporosa natural y propiedades semiconductoras, que muestra grandes posibilidades de resolver problemas científicos importantes en este campo", dijo Li.
Los materiales bidimensionales también son simples en condiciones normales de laboratorio y son fáciles de producir.
"Aunque se necesitan más esfuerzos para mejorar la calidad de las membranas de diyne de grafito a gran escala, creemos que el diacetileno de grafito puede aportar algunos avances importantes en la seguridad de las baterías de litio", dijeron los investigadores a los periodistas.
