673886040@qq.com
Uso de arena para mejorar el rendimiento de la batería
Investigadores de la Facultad de Ingeniería Bourns de la Universidad de California en Riverside han creado una batería de iones de litio que supera el estándar actual de la industria tres veces. El material clave: arena. Sí, arena.
"Este es el santo grial, una manera económica, no tóxica y respetuosa con el medio ambiente de producir ánodos de baterías de iones de litio de alto rendimiento", dijo Zachary Favors, estudiante de posgrado de Cengiz y Mihri Ozkan, ambos profesores de ingeniería de UC Riverside.
La idea llegó a Favors hace seis meses. Se estaba relajando en la playa después de surfear en San Clemente, California, cuando recogió un poco de arena, echó un vistazo a ella y vio que estaba compuesto principalmente de cuarzo o dióxido de silicio.
Su investigación se centra en la construcción de mejores baterías de iones de litio, principalmente para la electrónica personal y vehículos eléctricos. Se centra en el ánodo, o el lado negativo de la batería. El grafito es el material estándar actual para el ánodo, pero a medida que la electrónica se ha vuelto más potente, la capacidad del grafito de ser mejorada ha sido prácticamente aprovechada.
Los investigadores ahora se centran en el uso de silicio a la nanoescala, o milmillonésimas de un metro, nivel como un reemplazo para el grafito. El problema con el silicio nanométrico es que se degrada rápidamente y es difícil de producir en grandes cantidades.
Los favores se propusieron resolver ambos problemas. Investigó arena para encontrar un lugar en los Estados Unidos donde se encuentra con un alto porcentaje de cuarzo. Eso lo llevó al Cedar Creek Reservoir, al este de Dallas, donde creció.
Con la arena en la mano, regresó al laboratorio de UC Riverside y lo molió hasta la escala nanométrica, seguido de una serie de pasos de purificación que cambiaban de color de marrón a blanco brillante, similar en color y textura al azúcar en polvo.
Después de eso, molió sal y magnesio, ambos elementos muy comunes encontrados disueltos en agua de mar en el cuarzo purificado. El polvo resultante se calentó a continuación. Con la sal que actúa como absorbente de calor, el magnesio trabajó para quitar el oxígeno del cuarzo, dando por resultado el silicio puro.
El equipo de Ozkan estaba satisfecho con el proceso. Y también encontraron una sorpresa positiva añadida. El nano-silicio puro se formó en una consistencia muy porosa de silicona tridimensional de silicona. Esa porosidad ha demostrado ser la clave para mejorar el rendimiento de las baterías construidas con el nano-silicio.
El mejor desempeño podría significar la expansión de la vida útil esperada de las baterías de vehículos eléctricos basadas en silicio hasta 3 veces o más, lo cual sería significativo para los consumidores, considerando que las baterías de repuesto cuestan miles de dólares. Para teléfonos celulares o tabletas, podría significar tener que recargar cada tres días, en lugar de todos los días.
Los hallazgos se publicaron en la revista Nature Scientific Reports.
Ahora, el equipo de Ozkan está tratando de producir grandes cantidades de la arena de playa de nano-silicio y está planeando pasar de las baterías de tamaño de moneda a las baterías de tamaño de bolsa que se utilizan en los teléfonos celulares.
La investigación está respaldada por Temiz Energy Technologies. La Oficina de Comercialización de Tecnología de la UCR ha presentado patentes para invenciones en el documento de investigación.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Universidad de California - Riverside. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
