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Dr. Han Joong Tark y el estudiante investigador Lee Do Geun del Centro de Investigación de Tecnología Nano Híbrida del Instituto de Investigación de Electrotecnología de Corea han desarrollado un nuevo método de fabricación para «materiales de ánodos compuestos de carbono dopados con silicio/nitrógeno» que mejoran la capacidad y estabilidad de los iones de litio. ánodos de la batería. El estudio fue publicado en la revista científica. Materiales funcionales avanzados.
Si bien el silicio tiene una densidad de energía significativamente mayor que el grafito, un material predominante en los ánodos, tiene una limitación notable: se hincha de tres a cuatro veces durante los ciclos de carga y descarga, lo que resulta en una caída en el rendimiento. Los investigadores están mitigando este desafío mezclando silicio con grafito para equilibrar sus respectivas ventajas y desventajas.
KERI ha proporcionado nanotubos de carbono de pared simple dopados con nitrógeno y grafeno para optimizar el contenido de silicio y sortear sus limitaciones. Debido a su pequeño diámetro y mejor conductividad en comparación con sus homólogos de paredes múltiples, los nanotubos de carbono de pared simple plantean problemas de dispersión. Aprovechando su conocimiento de los materiales de nanocarbono, KERI ha desarrollado novedosas técnicas de funcionalización y dispersión coloidal que facilitan la adición de nitrógeno a la superficie de los nanotubos de carbono.
Estos nanotubos de carbono de pared simple dopados con nitrógeno aceleran el movimiento de los iones de litio hacia el silicio cuando se aplican a ánodos de baterías de iones de litio, mejorando la estabilidad y la velocidad de la carga en múltiples ciclos de carga y descarga. La expansión del silicio se estabiliza aún más recubriendo los materiales del ánodo con grafeno.
A través de pruebas exhaustivas, KERI ha demostrado que las baterías fabricadas con sus materiales de ánodo compuesto continúan funcionando a una tasa superior al 82 % después de 100 ciclos de carga y descarga. En comparación, los ánodos compuestos de silicio tradicionales sólo conservan un 30% de rendimiento. Gracias a este desarrollo, ya no son necesarios los aditivos conductores tradicionales, como el negro de humo.
El grupo está realizando aplicaciones más amplias para esta tecnología, como baterías de estado sólido, donde la velocidad a la que se difunde el litio es crítica.
KERI prevé un gran interés por parte de las empresas que buscan comprar baterías de iones de litio de alta capacidad. Por lo tanto, la empresa completó la evaluación completa de la celda y presentó solicitudes de patente para sus materiales de ánodo compuesto. Esto significa que está bien posicionada para encontrar socios potenciales para la transferencia de tecnología.
Referencia de la revista:
Lee, Director General, et al. (2024) Ingeniería interfacial y coloidal sin dispersantes de materiales de ánodos híbridos de nanocarbono de Si para baterías de iones de litio de alto rendimiento. Materiales funcionales avanzados. doi.org/10.1002/adfm.202311353
Fuente: https://www.nst.re.kr/eng/index.do
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