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(Noticias de Nanowerk) Un poco de cepillado puede ser el secreto para hacer mejores baterías de litio recargables.
El laboratorio de la Universidad Rice del químico James Tour introdujo una técnica para ajustar la superficie de los ánodos de las baterías simplemente rociándolos con polvo. El polvo se adhiere al ánodo y se convierte en una fina capa litiada, lo que evita de forma efectiva la formación de dendritas dañinas.
Un polvo de fósforo y azufre molido en la superficie de una hoja de metal de litio demostró que su energía superficial se puede ajustar sin necesidad de disolventes tóxicos. Se demostró que los ánodos así modificados y combinados con cátodos de óxido de fosfato de hierro y litio en las celdas de prueba retienen un 70 % más de capacidad que las baterías comerciales después de 340 ciclos de carga y descarga.
![La aplicación de polvos metálicos sobre la superficie de los ánodos de litio promete reducir el riesgo de que las dendritas dañen las baterías reciclables.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id61330_1.jpg)
El estudio aparece en Materiales avanzados («Metales cepillados para baterías de metal recargables»).
«Esto facilitaría la fabricación de baterías de alta capacidad y las mejoraría significativamente», dijo Tour. «Moler estos sólidos en polvo en un ánodo de metal de litio reduce drásticamente la formación de dendritas que pueden provocar un cortocircuito en una batería, así como el consumo acelerado de los materiales».
El autor principal y estudiante graduado de Rice, Weiyin Chen, y sus colegas de laboratorio aplicaron el esfuerzo necesario para probar una variedad de candidatos en polvo en sus electrodos. Primero cepillaron la superficie para darle textura y luego aplicaron polvo para crear la fina película que reacciona con el metal de litio para formar una capa de pasivación sólida.
![Un proceso de varios pasos sin solventes tóxicos que recubre los ánodos de las baterías de iones de litio con una película litiada promete prevenir la formación de dendritas dañinas](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id61330_2.jpg)
Chen y el coautor Rodrigo Salvatierra, ex becario postdoctoral y ahora visitante académico en el laboratorio Tour, construyeron baterías de prueba y descubrieron que los ánodos tratados mantenían una polarización ultrabaja (otra propiedad nociva de las baterías de iones de litio) durante más de 4.000 horas mantenidas ocho veces más que los ánodos de litio desnudos.
Según Tour, los polvos sintonizan efectivamente la energía superficial de los electrodos para un comportamiento más consistente en todo el material.
«Esto proporciona una superficie compuesta de metal que evita la pérdida de metal de litio del ánodo, un problema común en las baterías de metal de litio», dijo Tour. «Las baterías de metal de litio superan con creces la capacidad de las baterías de iones de litio tradicionales, pero el metal de litio suele ser difícil de recargar repetidamente».
«El polvo en la superficie del metal de litio crea una capa de pasivación artificial que mejora la estabilidad durante los ciclos de carga y descarga», dijo Chen. «Este proceso de cepillado estabiliza la superficie metálica para que pueda recargarse de manera segura».
![Las micrografías electrónicas de barrido muestran una sucesión de láminas de litio.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id61330_3.jpg)
Para demostrar que la técnica podría tener una aplicación más amplia, el laboratorio también molió polvo en un electrodo de sodio y descubrió que el proceso estabilizó en gran medida su sobretensión.
El estudio es consistente con el descubrimiento reciente del ingeniero mecánico C. Fred Higgs III de Tour y Rice de que moler ciertos polvos en superficies puede volverlos superhidrofóbicos o muy resistentes al agua.
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