Combinar dos aditivos en lugar de uno para facilitar la incorporación de litio en los condensadores: esa es la solución propuesta por los investigadores de l'Institut des matériaux Jean Rouxel CNRS / Université de Nantes, en colaboración con Münster Electrochemical Energy Technology Universidad deMünster, Alemania, con el fin de promover el desarrollo de bajo costo, simple y eficiente de los condensadores de iones de litio utilizados para almacenar energía eléctrica. Esta investigación, publicada en Materiales de energía avanzada el 5 de junio de 2019, permitirá la comercialización masiva de estos componentes.
Los sistemas de almacenamiento electroquímico para la electricidad desempeñan un papel central en la integración de las fuentes de energía renovables y están a punto de hacerse cargo del sector de la movilidad eléctrica. Existen dos soluciones para almacenar esta energía: las baterías de iones de litio, que tienen la ventaja degran capacidad de almacenamiento y condensadores, que tienen menos capacidad, pero pueden cargarse y descargarse muy rápidamente muchas veces. Los condensadores de iones de litio LIC combinan lo mejor de ambos mundos.
Los materiales que forman los condensadores de iones de litio no contienen iones de litio o electrones, a diferencia de las baterías. Por lo tanto, es necesario proceder con una etapa de prelitiación para agregarlos, de modo que el dispositivo pueda funcionar. Dos estrategias generalesse usan hoy en día: cualquiera de los materiales constitutivos del capacitor se prelitera antes de su integración, o un aditivo alto en iones de litio los redistribuirá entre los materiales del capacitor durante la primera carga. Sin embargo, estos métodos son costosos y complejos, y pueden disminuir la capacidad del dispositivoAdemás, la mayoría de los aditivos de prelitiación disponibles se deterioran cuando entran en contacto con el aire y / o los solventes utilizados para fabricar condensadores de iones de litio. En resumen, aunque algunas de las soluciones que se han propuesto funcionan actualmente, no existe "receta milagrosa "que es de alto rendimiento, resistente, simple y económica.
Investigadores de l'Institut des matériaux Jean Rouxel CNRS / Université de Nantes, en colaboración con Münster Electrochemical Energy Technology Universidad de Münster, enfrentaron este desafío utilizando no solo uno sino dos aditivos acoplados a través de reacciones químicas consecutivas.El análisis muestra que la barrera principal para los enfoques anteriores era el uso de un solo aditivo, que no solo tenía que proporcionar iones de litio y electrones, sino también cumplir con todas las condiciones de precio, estabilidad química y rendimiento. El uso de dos aditivos cada unocon un rol específico, uno que proporciona iones de litio y los otros electrones, ofrece una latitud mucho mayor, ya que pueden seleccionarse independientemente por su precio, propiedades químicas y rendimiento. Cuando se carga un condensador de iones de litio, el primer aditivo pireno, naturalmente presente en ciertos tipos de carbón libera electrones y protones. El segundo aditivo, Li3PO4 producido en masa en la industria del vidrio, por ejemplo, los capturae protones, y a su vez libera iones de litio que luego están disponibles para la prelitiación.
Una ventaja adicional de este enfoque es que después de la prelitiación, el residuo de uno de los dos aditivos utilizados, el pireno, contribuye al almacenamiento de las cargas, aumentando así la cantidad de energía eléctrica almacenada en el dispositivo. La eficiencia y la versatilidad ofrecidas porEste nuevo enfoque abre el camino para una solución económica para la prelitiación, que da como resultado condensadores de iones de litio que pueden almacenar más energía. La ruptura de esta barrera tecnológica debería permitir una comercialización más rápida de estos dispositivos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por CNRS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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