Los investigadores han desarrollado una nueva manera de mejorar eficacia de batería de ión de litio

Los investigadores han desarrollado una nueva manera de mejorar eficacia de batería de ión de litio. Con el crecimiento de una capa cristalina cúbica, los científicos han creado una capa de conexión fina y densa entre los electrodos de la batería.

Profesor Nobuyuki Zettsu del centro para la energía y la ciencia ambiental en el departamento de química de los materiales de la universidad de Shinshu en Japón y el director del centro, profesor Katsuya Teshima, llevó la investigación.

Los autores publicaron sus resultados en línea en enero este año en informes científicos.

“Debido a algunas características intrínsecas de electrólitos líquidos, tales como número de transporte bajo del litio, reacción compleja en el interfaz sólido/líquido, e inestabilidad termal, no ha sido posible alcanzar simultáneamente alta energía y poder en dispositivos electroquímicos actuales uces de los,” dijo a Nobuyuki Zettsu, como primero son autor en el papel.

Las baterías de ión de litio son recargables y accionan los dispositivos tales que los teléfonos celulares, los ordenadores portátiles, las herramientas eléctricas, e incluso poder de la tienda para la rejilla eléctrica. Son particularmente sensibles a los flujos de la temperatura, y se han sabido para causar los fuegos o aún las explosiones. En respuesta a los problemas con los electrólitos líquidos, los científicos están trabajando hacia desarrollar una mejor batería del todo-sólido-estado sin el líquido.

“A pesar de las ventajas previstas de las baterías del todo-sólido-estado, de su característica del poder y de las densidades de energía debe ser mejorado para permitir su uso en las tecnologías tales como los vehículos eléctricos de largo alcance,” Zettsu dijo. “Las capacidades de tarifa reducida y las densidades de energía baja de las baterías del todo-sólido-estado son en parte debido a una falta de tecnologías heterogéneas sólido-sólidox convenientes de la formación del interfaz que exhiban la alta conductividad icónica comparable a los sistemas líquidos del electrólito.”

Zettsu y su equipo crecieron el granate-tipo cristales sólidos del electrólito del óxido en LiOH fundido usado como solvente (flujo) en un substrato que enlazó el electrodo en un tan de estado sólido que crecieron. Un compuesto cristalino específico sabido para crecer cúbico permitió que los investigadores controlaran el área del grueso y de la conexión dentro de la capa, que actúa como separador de cerámica.

“Las observaciones de la microscopia electrónica revelaron que la superficie está cubierta denso con los cristales polihédricos bien definidos. Cada cristal está conectado con los vecinos,” escribió Zettsu.

Zettsu también dijo que la capa cristalina nuevamente crecida podría ser el separador de cerámica ideal al apilar la capa del electrólito en la capa del electrodo.

“Creemos que nuestro acercamiento que tenía robustez contra reacciones secundarias en el interfaz podría llevar posiblemente a la producción de separadores de cerámica ideales con un interfaz fino y denso,” escribimos Zettsu, observando que la cerámica usada en este experimento particular era demasiado gruesa ser utilizada en baterías sólidas. “Sin embargo, mientras la capa del electrodo se pueda hacer tan fina como 100 micrones, la capa de amontonamiento actuará como batería sólida.”

Cientos micrones están sobre la anchura de un cabello humano, y levemente menos de dos veces el grueso de una capa estándar del electrodo en baterías de ión de litio contemporáneas.

las “baterías del Todo-sólido-estado son candidatos prometedores a dispositivos de almacenamiento de la energía,” Zettsu dijo, observando que varias colaboraciones entre los investigadores y las empresas privadas están ya en curso con el objetivo último de exhibir muestras de la batería del todo-sólido-estado en los 2020 Juegos Olímpicos en Tokio.

Zettsu y otros investigadores planean fabricar las células del prototipo para el uso del vehículo eléctrico y para los dispositivos usables en 2022.

Otros colaboradores en este proyecto incluyen a investigadores del instituto para Materials Research en la universidad de Tohoku, del instituto de investigación de la frontera para la ciencia material en el Instituto de Tecnología de Nagoya, y del instituto nacional para la ciencia material

Fuente: Science Daily