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El Centro de Investigación de Baterías de Próxima Generación del Instituto de Investigación de Electrotecnología de Corea realizó un estudio sobre baterías de metal de litio que luego se publicó como artículo de portada en una revista internacional de renombre.
![El Centro de Investigación de Baterías de Próxima Generación del Instituto de Investigación de Electrotecnología de Corea realizó un estudio sobre baterías de metal de litio que luego se publicó como artículo de portada en una revista internacional de renombre.](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_39615_1661861315119353.png)
A diferencia de las baterías de iones de litio actuales, que requieren un ánodo de grafito voluminoso y pesado para generar energía, una batería de metal de litio recientemente propuesta utiliza Li metálico como ánodo.
Con una capacidad teórica 10 veces superior a la del grafito (372 mAh/g), el Li-metal (3860 mAh/g) ha atraído cada vez más la atención de las industrias que requieren baterías de alta capacidad, incluidos los vehículos eléctricos y los dispositivos de almacenamiento de energía.
A pesar de esta ventaja, el Li puede evolucionar hacia una estructura ramificada conocida como dendritas de Li si no se almacena de manera uniforme y adecuada durante el proceso de ciclo. Esto provoca una expansión significativa del volumen del electrodo, lo que reduce la vida útil de la batería y aumenta el riesgo de problemas de seguridad, como incendios y explosiones por cortocircuitos internos.
Se ha introducido una cantidad modesta de nanopartículas de oro con afinidad de Li en el núcleo hueco de una estructura de carbono poroso 1D confinable con Li que KERI desarrolló para abordar este problema.
Aquí, el oro reacciona preferentemente con el Li, lo que hace que el Li se deposite dentro del núcleo mientras controla la dirección del crecimiento del Li. Para aumentar el flujo de iones de litio hacia el espacio del núcleo, también se diseñan numerosos poros de tamaño nanométrico en la sección de revestimiento.
Cuando se llevó a cabo una carga de alta tasa, la deposición de Li en la capa de carbón conductor en lugar de dentro del núcleo fue el principal problema que se encontró con el host de Li de núcleo hueco existente.
Por lo tanto, el equipo de KERI agregó muchos poros de tamaño nanométrico a la carcasa, a pesar de las pruebas con una alta densidad de corriente de 5 mA/cm.2aumentó significativamente la eficiencia de Coulombic sin el desarrollo de dendritas de Li.
Los resultados de la simulación mostraron que la longitud de difusión de iones de litio reducida a través de los poros de la cubierta y la afinidad mejorada de Li a través de las nanopartículas de oro conservaron la deposición de Li dentro de la estructura incluso en condiciones de carga de alta corriente.
dr. El equipo de Kim colaboró en esta investigación con el profesor Janghyuk Moon de la Universidad Chung Ang. Además, el host de Li desarrollado mostró un excelente rendimiento de ciclo durante 500 ciclos mientras operaba a una alta densidad de corriente de 4C (se retuvo el 82,5 % de su capacidad).
Además, el uso que hace el equipo de la tecnología de electrohilado, que tiene ventajas en la producción en masa para la síntesis de materiales, es notable para demostrar cómo esta tecnología se corresponde con la realidad.
Los investigadores explicaron: “A pesar de la ventaja de la alta capacidad, las baterías de metal de litio enfrentan muchos obstáculos para su comercialización, principalmente debido a problemas de estabilidad y seguridad. Nuestro estudio es invaluable en el sentido de que hemos desarrollado una técnica para producir en masa depósitos de metal de litio de alta eficiencia de Coulomb para baterías de metal de litio de recarga rápida.”
Una de las publicaciones más importantes de SCIE en ciencia de materiales, editada por la American Chemical Society, ACS nano, presentó este estudio realizado por el equipo de investigación de KERI como un artículo de portada adicional en su edición de agosto. Con un factor de impacto de 18.027, la revista se encuentra entre el 5,8% superior de todas las revistas de su categoría.
El Programa de Desarrollo Tecnológico para Resolver los Cambios Climáticos de la Fundación Nacional de Investigación y el Programa de Investigación Primaria KERI financiaron este estudio.
El equipo tiene la intención de seguir trabajando en la comercialización de baterías de metal de litio, por ejemplo, mediante el desarrollo de electrolitos funcionales que aseguren la deposición y disolución constantes de Li metálico.
referencia de la revista
Kan, DW, et al. (2022) Anfitriones confinables de Li porosos unidimensionales para baterías de metal de litio estables y de alta velocidad. ACS nano. doi:10.1021/acsnano.2c01309.
Fuente: https://www.keri.re.kr/html/en/
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