¿Estás harto de que la batería de tu teléfono se agote después de solo unas horas? Investigadores de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología están trabajando arduamente para mejorar algo llamado la interfase de electrolitos sólidos como una forma de aumentar la duración de la batería.
Las baterías de litio están en todas partes: en barcos, automóviles, computadoras portátiles y teléfonos móviles. Pero su capacidad comienza a disminuir en el momento en que se ponen en uso.
Quizás algún día podamos usar nuestras baterías a temperaturas tan bajas como -50 grados C, en contraposición al exiguo límite de -10 grados que tenemos hoy. Pero es probable que eso ocurra dentro de unos años.
Cómo funciona una batería
Una batería de litio se compone de dos electrodos, que son dos piezas de material conductor con cargas opuestas.
El electrodo negativo se llama ánodo. El ánodo de una batería de litio está hecho de grafito, que es una forma de carbono puro. Entre los dos electrodos hay un electrolito, en este caso una sal de litio disuelta en un disolvente orgánico, quetransporta iones de litio entre los dos electrodos. Los investigadores de NTNU están trabajando para mejorar las baterías cambiando la composición de este electrolito.
Cuando la batería se carga por primera vez, se forma una película delgada llamada SEI interfase de electrolitos sólidos en la superficie del ánodo de carbono. Esta película tiene una estructura química compleja que contiene compuestos de litio orgánicos e inorgánicos.
"Esta película es una parte esencial de la batería", dice la profesora Ann Mari Svensson, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Noruega de Ciencia e Ingeniería NTNU.
La película protectora es clave
La película SEI se forma la primera vez que se carga la batería, a partir de la reacción entre el electrolito y el ánodo. Esta capa protectora es clave para determinar la vida útil, la estabilidad térmica y la capacidad de una batería, especialmente a altas velocidades.
El litio que está adherido a la película no participa en la carga de los electrodos, lo que da como resultado una capacidad reducida. "Una vez que la batería está ensamblada, no podemos agregar más litio a la celda y, por lo tanto, limitar la pérdida de litio disponible en la celda.es de suma importancia para las baterías de larga duración ", afirma Ahmet Oguz Tezel, candidato a doctorado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales.
Si no puede agregar más litio a la solución, debe hacer un mejor trabajo para preservar el litio que ya está allí. Tezel recientemente entregó su doctorado sobre la formación de películas SEI, y cómo esto está influenciado porla composición del electrolito que se utiliza.
Mejoras
El trabajo de Tezel se ha centrado en modificar el electrolito para lograr una mayor capacidad y vida útil de la batería, especialmente a bajas temperaturas.
También ha tenido resultados prometedores con su trabajo en el desarrollo de un tratamiento preparatorio que evita la pérdida excesiva de litio en la formación de la película SEI. Esto permite que más litio en la solución de electrolito participe en la carga de los electrodos.
Los electrolitos de última generación que consisten en carbonato de etileno CE, en principio, no pueden funcionar cuando la temperatura es de aproximadamente -10 grados C, debido a la alta temperatura de fusión de la CE. Por otro lado, las baterías que contienen elEl carbonato de propileno compuesto PC puede funcionar a temperaturas tan bajas como -50 C.
"Creemos que encontramos una manera de sustituir EC por PC, sin embargo, aún no lo hemos confirmado", dice Tezel sobre el uso de PC en baterías. "Pero nuestra investigación sugiere cómo podría realizarse".
Los supervisores de Tezel son la profesora Ann Mari Svensson y la profesora Svein Sunde, también del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales. Tezel también trabaja para Graphene Batteries AS en Oslo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología NTNU . Original escrito por Steinar Brandslet. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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