Investigadores de la División de Química del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos NRL han desarrollado una alternativa más segura a las baterías de iones de litio propensas al fuego, que recientemente fueron prohibidas para algunas aplicaciones en barcos de la Armada y otras plataformas militares.
Joseph Parker, Jeffrey Long y Debra Rolison del grupo de materiales electroquímicos avanzados de NRL están liderando un esfuerzo para crear una familia completa de baterías de zinc a base de agua más seguras. Han demostrado un avance para el níquel-zinc Ni-Znbaterías en las que una "esponja" de Zn tridimensional 3-D reemplaza el ánodo de zinc en polvo utilizado tradicionalmente. Con Zn 3-D, la batería proporciona un contenido de energía y capacidad de recarga que rivaliza con las baterías de iones de litio, evitando los problemas de seguridad quecontinuar plagando litio.
Su investigación aparece en la edición del 28 de abril de 2017 de ciencia . Contribuyentes adicionales a este artículo de investigación incluyen el ex científico del personal de NRL, Christopher Chervin, el asociado postdoctoral del Consejo Nacional de Investigación, Irina Pala, así como los socios de la industria Meinrad Machler y el CEO de EnZinc, Inc., Michael Burz.
"Nuestro equipo en el NRL fue pionero en el enfoque arquitectónico para el rediseño de electrodos para el almacenamiento de energía de próxima generación", dijo el Dr. Rolison, científico principal e investigador principal del proyecto. "El factor de forma de esponja 3-D nos permitereimagine el zinc, un material de batería conocido para el siglo XXI ".
Las baterías a base de zinc son la batería global para aplicaciones de un solo uso, pero no se consideran recargables en la práctica debido a su tendencia a desarrollar bigotes conductores dendritas dentro de la batería, que pueden crecer lo suficiente como para causar cortocircuitos.
"La clave para realizar baterías recargables a base de zinc radica en controlar el comportamiento del zinc durante el ciclo", dijo Parker, autor principal del artículo. "Las corrientes eléctricas se distribuyen de manera más uniforme dentro de la esponja, lo que hace que sea físicamente difícil de formardendritas "
El equipo de NRL demostró el rendimiento de Ni-3-D Zn de tres maneras: extendiendo la vida útil en celdas de un solo uso; ciclando las células más de 100 veces con un contenido energético competitivo con las baterías de iones de litio; y ciclando las células más de 50,000 veces enciclos de trabajo cortos con ráfagas de energía intermitentes, similar a cómo se usan las baterías en algunos vehículos híbridos.
Con los beneficios de la recargabilidad, la esponja Zn 3-D está lista para desplegarse dentro de toda la familia de baterías alcalinas a base de Zn en los sectores civil y militar ". Ahora podemos ofrecer una alternativa relevante para la energía, desde la caída hastaen reemplazos de iones de litio a nuevas oportunidades en energía portátil y portátil, y vehículos eléctricos tripulados y no tripulados ", dijo el Dr. Long," al tiempo que reduce los riesgos de seguridad, alivia las restricciones de transporte y utiliza materiales abundantes en la tierra ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Laboratorio de Investigación Naval . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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