Los investigadores desarrollan una membrana que estabiliza las baterías de litio

"El litio es como un niño revoltoso"

24.05.2022 - China

Para muchas personas, los dispositivos electrónicos que funcionan con baterías, como los teléfonos móviles, los ordenadores portátiles e incluso los vehículos eléctricos, son ahora una necesidad. Sin embargo, estos dispositivos suelen necesitar cargarse al menos una vez al día. Aumentar el tiempo entre cargas requiere el desarrollo de baterías que puedan almacenar más energía. Aunque los electrodos de metal de litio prometen mejorar significativamente la densidad de energía, su falta de estabilidad hace que las baterías tengan una vida útil corta y estén asociadas a graves riesgos de seguridad.

En un estudio publicado en la revista KeAi Green Energy & Environment, un grupo de investigadores de la Universidad de Nankai (China) y de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) muestran un nuevo método que han desarrollado para estabilizar los electrodos de litio. Se basa en una película protectora de la interfaz del electrodo de estructura inversa, que controla eficazmente el proceso de electrodeposición de iones en la superficie del electrodo.

"El litio es como un niño revoltoso", explica uno de los autores del estudio, Guoran Li, profesor de Química de Materiales de la Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Nankai. "Su comportamiento caprichoso en el proceso de reacción del electrodo da lugar a una superficie irregular del mismo y a dendritas afiladas que pueden perforar el separador y provocar un incendio. Esto hace que la batería sea inestable e insegura".

Para controlar ese desorden, el profesor Li y sus colegas investigadores decidieron alejarse del método tradicional utilizado para proteger las superficies de los electrodos de la corrosión, y desarrollar una membrana con una estructura regular y componentes activos para gestionar el comportamiento del litio.

Dice: "Los canales altamente ordenados de la estructura inversa a la de los óperos igualan la distribución de los iones de litio y regulan eficazmente cada etapa del proceso de electrodeposición para lograr el objetivo final, es decir, hacer que el electrodo de metal de litio funcione de forma estable para las baterías".

Según Wu Xuewen, el estudiante de doctorado que dirigió la investigación y la curación de los datos, se trata de un valioso resultado de investigación en el campo de los electrodos de metal de litio (Li). "Nuestra investigación demuestra que la estructura regular y los componentes activos de la membrana protectora pueden regular eficazmente el proceso de reacción del electrodo para mejorar el rendimiento electroquímico final". Y añade: "Esperamos que nuestro estudio pueda proporcionar una nueva perspectiva para la exploración detallada del proceso de reacción de los electrodos de metal de litio, y promover la aplicación práctica de las baterías de metal de litio de alto rendimiento".

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Publicación original

Xuewen Wu et al.; Inverse-opal structured TiO2 regulating electrodeposition behavior to enable stable lithium metal electrodes; Green Energy & Environment; 2022

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Xuewen Wu et al.; Inverse-opal structured TiO2 regulating electrodeposition behavior to enable stable lithium metal electrodes; Green Energy & Environment; 2022

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