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Deje que la batería
Investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía y la Universidad de Stanford creen que han encontrado una forma de restaurar las baterías de litio recargables, lo que podría aumentar el kilometraje de los vehículos eléctricos y la duración de la batería de la próxima generación de dispositivos electrónicos.Con el ciclo de la batería de litio, se forma una pequeña isla de litio inactiva entre los electrodos, lo que reduce la capacidad de la batería para retener la carga. Sin embargo, los investigadores descubrieron que podían hacer que el litio "muerto" se arrastraba como un gusano en uno de los electrodos hasta que se volviera a conectar, revirtiendo parcialmente el proceso no deseado.
Agregar este paso adicional ralentiza la degradación de la batería de prueba y aumenta su vida útil en casi un 30%.
Liu Fang, becario postdoctoral en la Universidad de Stanford, autor principal de un estudio publicado en Nature el 22 de diciembre, dijo: "Ahora estamos explorando el potencial de utilizar pasos de descarga extremadamente rápidos para restaurar la pérdida de capacidad de las baterías de iones de litio."
Una animación muestra cómo la carga y descarga de la unidad de prueba de la batería de litio hace que una isla de metal de litio "muerta" o separada se arrastre hacia adelante y hacia atrás entre los electrodos. Los iones de litio se mueven hacia adelante y hacia atrás en el electrolito, generando cargas negativas (azules) y positivas (rojas) en ambos extremos de la isla, que intercambian posiciones cuando la batería carga y descarga. El metal de litio se acumula en el extremo negativo de la isla y se disuelve en el extremo positivo; Este crecimiento y disolución sostenidos condujeron al movimiento de ida y vuelta visto aquí. Investigadores de SLAC y la Universidad de Stanford descubrieron que agregar un breve paso de descarga de alta corriente después de cargar la batería empujaría a la isla hacia el ánodo o el ánodo. La reconexión con el ánodo revivió el litio muerto en la isla y extendió la duración de la batería en casi un 30%. Crédito: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory.
Numerosos estudios están buscando formas de fabricar baterías recargables que sean más livianas, más largas, más seguras y más rápidas que las tecnologías de iones de litio actualmente utilizadas en teléfonos móviles, computadoras portátiles y vehículos eléctricos. Un enfoque especial es el desarrollo de baterías de metal de litio que almacenan más energía por volumen o peso. Por ejemplo, en vehículos eléctricos, estas baterías de próxima generación pueden aumentar el kilometraje por carga y pueden ocupar menos espacio en el maletero.
Ambos tipos de baterías usan iones de litio cargados positivamente que viajan hacia adelante y hacia atrás entre los electrodos. Con el tiempo, algunos metales de litio se vuelven menos electroquímicos y forman islas de litio aisladas que ya no están conectadas a los electrodos. Esto conduce a la pérdida de capacidad y es un problema especial para la tecnología de metal de litio y la carga rápida de baterías de iones de litio.
Sin embargo, en un nuevo estudio, los investigadores demostraron que pueden movilizar y recuperar litio aislado para prolongar la duración de la batería.
"Siempre pienso que el litio aislado no es bueno porque puede causar que la batería se descomponga o incluso se incendie", dijo Cui Yi, profesor de la Universidad de Stanford y SLAC e investigador del Instituto de Materiales y Energía de Stanford (SIMES), quien dirigió el estudio. "Pero descubrimos cómo volver a conectar este litio'muerto' al electrodo negativo para reactivarlo".
La idea detrás de este estudio fue que Cui especuló que la aplicación de voltaje a los electrodos positivo y negativo de la batería podría hacer que una isla de litio aislada se moviera físicamente entre los electrodos; su equipo ahora ha confirmado el proceso a través de experimentos.
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