La batería de litio del ‘caballo de labranza’ podía ser gracias más potentes al nuevo diseño

“Qué ahora tenemos [en tecnología de la batería de ión de litio] está realmente en los límites de sus capacidades,” dijo a Archer. “La batería de ión de litio, que se ha convertido en el caballo de labranza en accionar nuevas tecnologías de la electrónica, actúa en sobre el 90 por ciento de su memoria teórica. Los pellizcos de menor importancia de la ingeniería pueden llevar para mejorar las baterías con más almacenamiento, pero esto no es una solución a largo plazo.”

“Usted necesita una clase de cambio radical del modo de pensar,” él dijo, “y ese significa que usted tiene que casi comenzar al principio.”

Snehashis “Sne” Choudhury, Ph.D. ‘18, ha subido con qué Archer llama una solución “elegante” a un problema fundamental con las baterías recargables que utilizan los ánodos metálicos energía-densos del litio: inestabilidad a veces-catastrófica debido a las dendritas, que son las espinas dorsales del litio que crecen del ánodo mientras que los iones viajan hacia adelante y hacia atrás a través del electrólito durante carga y descargan ciclos.

Si la dendrita se rompe a través del separador y alcanza el cátodo, el cortocircuitar y el fuego pueden ocurrir. Los electrólitos sólidos se han mostrado para suprimir crecimiento de la dendrita mecánicamente, pero a expensas de transporte de ion rápido. La solución de Choudhury: Confine el crecimiento por la estructura del electrólito sí mismo de la dendrita, que se puede controlar químicamente.

Usando un procedimiento de la reacción el grupo de Archer presentado en 2015, él emplea “nanoparticles melenudos reticulados” -- un injerto de nanoparticles y de un polímero functionalized (óxido de la silicona del polipropileno) -- para crear un electrólito poroso que alargue con eficacia los iones de la ruta debe llevar el viaje del ánodo al cátodo y a la parte posterior, aumentando dramáticamente la vida del ánodo.

Su papel, “electrodeposición que confinaba de metales en electrólitos estructurados,” fue publicado en procedimientos de la National Academy of Sciences. Choudhury y Dylan Vu -- el majoring menor de levantamiento en la ingeniería química -- son los co-primeros autores.

Choudhury, que se dirige a la Universidad de Stanford hacia su trabajo postdoctoral, también ideó un método para la visualización directa de los funcionamientos internos de su batería experimental. El grupo confirmó predicciones teóricas sobre crecimiento de la dendrita con el dispositivo de Choudhury.

“Éste es algo que tengo quise hacer para, conjeturo, los tres cursos de la vida de los estudiantes del Ph.D.,” dijo a Archer, que ha estado en Cornell desde 2000, con una risa. “Qué Sne podía hacer era diseñar una célula que nos permitió, a muy elegante, visualiza qué está ocurriendo en el interfaz del litio-metal, dándonos ahora la capacidad de ir más allá de predicciones teóricas.”

Otra novedad de este trabajo, Archer dijo, “está volcando algo de un canon” en ciencia de la batería. Es larga separador poroso sostenido que, para suprimir crecimiento de la dendrita, el separador dentro de la batería debe ser más fuerte que el metal que está intentando suprimir, solamente de Choudhury del polímero -- con los tamaños medios del poro debajo de 500 nanómetros -- fueron mostrados para arrestar el crecimiento.