Las baterías de iones de litio son el punto de referencia definitivo cuando se trata de teléfonos móviles, tabletas y automóviles eléctricos. Su capacidad de almacenamiento y densidad de potencia son muy superiores a otros sistemas de baterías recargables. Sin embargo, a pesar de todos los avances logrados,Las baterías de los teléfonos inteligentes solo duran un día y los automóviles eléctricos necesitan horas para recargarse. Por lo tanto, los científicos están trabajando en formas de mejorar las densidades de energía y las tasas de carga de las baterías para todo uso. "Un factor importante es el material del ánodo", explica Dina Fattakhova-Rohlfingdel Instituto de Investigaciones sobre Energía y Clima IEK-1.
"En principio, los ánodos basados en dióxido de estaño pueden alcanzar capacidades específicas mucho más altas y, por lo tanto, almacenar más energía que los ánodos de carbono que se utilizan actualmente. Tienen la capacidad de absorber más iones de litio", dice Fattakhova-Rohlfing.El óxido de estaño, sin embargo, exhibe una estabilidad de ciclo muy débil: la capacidad de almacenamiento de las baterías disminuye constantemente y solo se pueden recargar unas pocas veces. El volumen del ánodo cambia con cada ciclo de carga y descarga, lo que hace que se desmorone ".
Una forma de abordar este problema son los materiales híbridos o nanocompuestos: materiales compuestos que contienen nanopartículas. Los científicos desarrollaron un material que comprende nanopartículas de óxido de estaño enriquecidas con antimonio, sobre una capa base de grafeno. La base de grafeno ayuda a la estabilidad estructural y la conductividadLas partículas de óxido de estaño tienen un tamaño inferior a tres nanómetros, es decir, menos de tres millonésimas de milímetro, y "crecen" directamente en el grafeno. El tamaño pequeño de la partícula y su buen contacto conla capa de grafeno también mejora su tolerancia a los cambios de volumen: la celda de litio se vuelve más estable y dura más.
tres veces más energía en una hora
"Enriquecer las nanopartículas con antimonio asegura que el material sea extremadamente conductor", explica Fattakhova-Rohlfing. "Esto hace que el ánodo sea mucho más rápido, lo que significa que puede almacenar una vez y media más energía en solo un minuto queser posible con ánodos de grafito convencionales. Incluso puede almacenar tres veces más energía durante el tiempo de carga habitual de una hora. "
"Estas densidades de energía tan altas solo se lograban anteriormente con tasas de carga bajas", dice Fattakhova-Rohlfing. Los ciclos de carga más rápidos siempre conducían a una reducción rápida de la capacidad. "Sin embargo, los ánodos dopados con antimonio desarrollados por los científicos conservan 77% de su capacidad original incluso después de 1000 ciclos.
"Los ánodos de nanocompuestos se pueden producir de una manera fácil y rentable. Y los conceptos aplicados también se pueden utilizar para el diseño de otros materiales de ánodos para baterías de iones de litio", explica Fattakhova-Rohlfing.El desarrollo allanará el camino para las baterías de iones de litio con una densidad de energía significativamente mayor y un tiempo de carga muy corto ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Forschungszentrum Juelich . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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