A medida que aumenta la demanda de baterías de metal litio de mayor densidad de energía, para vehículos eléctricos, teléfonos inteligentes y drones, la estabilidad del SEI ha sido un problema crítico que detiene su avance porque una capa de sal en la superficie del electrodo de litio de la batería aísla Lo hace y conduce iones de litio. "Esta capa es muy importante y se forma naturalmente por la reacción entre el litio y el electrolito en la batería", dijo Donghai Wang, profesor de ingeniería mecánica y química. "Pero no se comporta muy bien, lo que causa muchos problemas". Uno de los componentes menos conocidos de las baterías de metal litio, la degradación de la SEI contribuye al desarrollo de las dendritas, que son formaciones en forma de agujas que crecen del electrodo de litio de la batería y afectan negativamente el rendimiento y la seguridad. Los investigadores publicaron su enfoque de este problema hoy (11 de marzo) en Nature Materials. "Es por eso que las baterías de litio-metal no duran más: la interfase crece y no es estable", dijo Wang. "En este proyecto, utilizamos un compuesto de polímero para crear un SEI mucho mejor". Dirigido por el estudiante de doctorado en química Yue Gao, el SEI mejorado es un compuesto de polímero reactivo que consiste en sal de litio polimérica, nanopartículas de fluoruro de litio y láminas de óxido de grafeno. La novedosa construcción de este componente de batería tiene capas delgadas de estos materiales, que es donde Thomas E. Mallouk, profesor de química de la Universidad de Evan Pugh, prestó su experiencia. "Se necesita mucho control de nivel molecular para lograr una estabilidad. Interfaz de litio ", dijo Mallouk. "El polímero que Yue y Donghai diseñaron reacciona para formar un enlace similar a una garra con la superficie de metal de litio. Le da a la superficie de litio lo que quiere de forma pasiva para que no reaccione con las moléculas en el electrolito. en el compuesto, actuamos como una barrera mecánica para evitar la formación de dendritas a partir del metal de litio. "Al utilizar tanto la química como el diseño de ingeniería, la colaboración entre campos permitió a la tecnología controlar la superficie de litio en la escala atómica". "No necesariamente piense como los químicos, hasta el nivel molecular, pero eso es lo que necesitamos hacer aquí", dijo Mallouk. El polímero reactivo también disminuye el peso y el costo de fabricación, lo que mejora aún más el futuro de las baterías de metal de litio. "Con un SEI más estable, es posible duplicar la densidad de energía de las baterías actuales, al tiempo que las hace durar más tiempo y ser más seguras", dijo Wang. La Oficina de Tecnologías de Vehículos en el Departamento de Ener de EE. UU. Gy y la Fundación Nacional de Ciencia apoyaron este trabajo.