Los electrodos recubiertos de polvo mejorarán el rendimiento de la batería. Biblioteca técnica gratuita Noticias

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El recubrimiento en polvo de los electrodos mejorará los parámetros de la batería

09.09.2022

En los últimos años, los científicos han estado desarrollando activamente nuevos tipos de baterías recargables, cuyo rendimiento debería superar en todos los aspectos al de las baterías de iones de litio. Las baterías de metal de litio se consideran uno de los tipos más prometedores, pero tienen un inconveniente: el rápido crecimiento de las dendritas, formaciones de metal conductor en forma de árbol, que primero reducen la capacidad de la batería y luego conducen a su falla total.

Investigadores de la Universidad de Rice han encontrado una solución prometedora al problema del crecimiento dendrítico. Para evitar esto, se aplica una capa de un polvo especial en la superficie de los electrodos, lo que le permite mantener la batería en buenas condiciones durante mucho tiempo.

En las baterías de metal de litio, el electrodo de grafito utilizado como ánodo en las baterías de iones de litio ha sido reemplazado por un electrodo de metal de litio puro. Esto le permite aumentar significativamente la densidad de almacenamiento de energía, reducir el tiempo de carga y aumentar la cantidad de ciclos de carga y descarga que la batería puede soportar sin una pérdida significativa de capacidad.

Sin embargo, el crecimiento activo de las dendritas conduce a la pérdida de capacidad, falla y combustión espontánea en casos especialmente severos. Los científicos de la Universidad de Rice han estado trabajando en una solución a este problema durante mucho tiempo y han desarrollado varios métodos para combatir las dendritas basados en el uso de nanotubos de carbono, procesamiento láser y recubrimientos especializados.

Esta vez, los científicos han propuesto una forma nueva, bastante simple y efectiva de proteger el ánodo. Primero, el ánodo se somete a un tratamiento especial que le da una superficie texturizada. Después de eso, se aplica a la superficie tratada una capa de polvo fino de un compuesto que contiene azufre y fósforo. Este compuesto reacciona químicamente con el material del ánodo y forma una capa protectora ideal que cambia la energía superficial y evita la pérdida del ánodo de metal de litio.

El revestimiento en sí actúa como una especie de estabilizador, suavizando los picos de corriente que emite la batería, lo que le da un lado positivo a su durabilidad. Durante los experimentos, las baterías con un ánodo protegido después de 340 ciclos de carga y descarga retuvieron un 70 por ciento más de capacidad que las que no tenían una capa protectora. Y si considera otra métrica importante de la degradación de la batería llamada polarización, el nuevo revestimiento protector le permitió mantener un nivel de polarización ultra bajo durante 4 horas, unas ocho veces más que las baterías convencionales.

El uso de ánodos de litio de metal con recubrimiento en polvo reduce significativamente la tasa de crecimiento de formaciones de metal en forma de árbol, dendritas, lo que provoca fallas en la batería. También evita el consumo acelerado del material del ánodo, lo que aumenta la vida útil de la batería.

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Aquí se mantienen en una atmósfera de alta humedad y luego se enfrían a menos 40 grados centígrados para verificar si el hielo resultante romperá las pequeñas grietas y grietas en el panel. Luego se vierten con potentes chorros de agua, se calientan a más de 90 grados centígrados y se disparan con bolas de hielo de una pistola neumática para comprobar si los paneles pueden soportar el granizo.

Una placa solar en el tejado puede ser peligrosa para la casa: si por algún desperfecto se produce un cortocircuito en la misma, puede iniciarse un incendio. Laboratorios similares ya funcionan en EE. UU. y China, y se están creando en Japón e India.

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