Con Telsa a la cabeza, el mercado de vehículos eléctricos está creciendo en todo el mundo. A diferencia de los automóviles convencionales que usan motores de combustión interna, los automóviles eléctricos funcionan únicamente con baterías de iones de litio, por lo que el rendimiento de la batería define el rendimiento general del automóvil.Los tiempos de carga y la poca potencia siguen siendo barreras que superar. A la luz de esto, un equipo de investigación de POSTECH ha desarrollado recientemente un material de batería de carga más rápida y de mayor duración para coches eléctricos.
Los equipos de investigación del profesor Byoungwoo Kang y el Dr. Minkyung Kim del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de POSTECH y el profesor Won-Sub Yoon del Departamento de Ciencia de la Energía de la Universidad de Sungkyunkwan han demostrado juntos por primera vez que al cargar yAl descargar materiales de electrodos de baterías de iones de litio, se puede producir alta potencia reduciendo significativamente el tiempo de carga y descarga sin reducir el tamaño de las partículas. Estos hallazgos de investigación se publicaron en la edición reciente de Energía y ciencias ambientales , una revista internacional líder en el campo de los materiales energéticos.
Para la carga y descarga rápida de baterías de iones de litio, hasta ahora se utilizaron métodos que reducen el tamaño de partículas de los materiales de los electrodos. Sin embargo, reducir el tamaño de partículas tiene la desventaja de disminuir la densidad de energía volumétrica de las baterías.
Para esto, el equipo de investigación confirmó que si se forma una fase intermedia en la transición de fase durante la carga y descarga, se puede generar alta potencia sin perder alta densidad de energía o reducir el tamaño de partícula a través de una carga y descarga rápida, lo que permite el desarrollode baterías de iones de litio de larga duración.
En el caso de materiales de separación de fases que se someten al proceso de creación y crecimiento de nuevas fases mientras se cargan y descargan, existen dos fases con diferentes volúmenes dentro de una sola partícula, lo que resulta en muchos defectos estructurales en la interfaz de las dos fases. Estos defectosinhiben el rápido crecimiento de una nueva fase dentro de la partícula, lo que dificulta la carga y descarga rápidas.
Utilizando el método de síntesis desarrollado por el equipo de investigación, se puede inducir una fase intermedia que actúa como un amortiguador estructural que puede reducir drásticamente el cambio de volumen entre las dos fases de una partícula.
Además, se ha confirmado que esta fase intermedia amortiguadora puede ayudar a crear y hacer crecer una nueva fase dentro de la partícula, mejorando la velocidad de inserción y eliminación del litio en la partícula. Esto a su vez demostró que la formación de la fase intermedia puede dramáticamenteaumentar la velocidad de carga y descarga de la celda creando una reacción electroquímica homogénea en el electrodo donde se componen numerosas partículas. Como resultado, los electrodos de la batería de iones de litio sintetizados por el equipo de investigación se cargan hasta un 90% en seis minutos y se descargan54% en 18 segundos, una señal prometedora para el desarrollo de baterías de iones de litio de alta potencia.
"El enfoque convencional siempre ha sido un compromiso entre su baja densidad de energía y la velocidad de carga y descarga rápida debido a la reducción en el tamaño de las partículas", comentó el profesor Byoungwoo Kang, autor correspondiente del artículo."Esta investigación ha sentado las bases para el desarrollo de baterías de iones de litio que pueden lograr una velocidad de carga y descarga rápida, alta densidad de energía y un rendimiento prolongado".
La investigación se realizó con el apoyo del Programa de Investigadores de mitad de carrera y el Programa de Desarrollo de Tecnología de Radiación de la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang POSTECH . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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