Los nanocables hacen que las baterías de iones de litio sean más seguras para eliminar los riesgos de incendio

En una batería de iones de litio (LIB), los iones de litio se mueven hacia adelante y hacia atrás entre los electrodos a través de un electrolito. El LIB tradicional tiene un electrolito líquido hecho de sal y disolventes orgánicos, pero es propenso a la evaporación y puede provocar incendios. Luego, los investigadores han centrado su atención en los electrolitos sólidos como posible reemplazo. Se han propuesto varias opciones para los electrolitos sólidos, pero la mayoría son inestables o no satisfacen las necesidades a gran escala. Los electrolitos poliméricos han mostrado potencial porque son estables, baratos y resistentes; Pero tienen malas propiedades eléctricas y mecánicas. Los científicos han estado agregando una serie de compuestos para fortalecer los electrolitos. XinyongTao y sus colegas fabricaron previamente nanocables de borato de magnesio (Mg2B2O5) con buenas propiedades mecánicas y conductividad eléctrica.

Querían ver si estas propiedades se agregarían a la batería cuando los nanocables se agregaran al electrolito de polímero sólido. Su equipo mezcló electrolitos sólidos con 5, 10, 15 y 20 por ciento de nanocables de Mg2B2O5 en peso. Observaron que los nanocables aumentaban la conductividad eléctrica del electrolito y que sostenían más estrés que los electrolitos sin nanocables. El aumento de la conductividad se debe al aumento más rápido del número de iones que pasan a través del electrolito. También probaron la inflamabilidad del electrolito y encontraron que apenas se quemaba. Cuando el electrolito mejorado con nanocables se empareja con el cátodo y el ánodo, como sería si se colocara en una batería, la configuración tiene un mejor rendimiento multiplicador y una mayor capacidad de ciclo que las baterías sin nanocables.

Las baterías recargables de iones de litio alimentan casi toda nuestra vida. Desde nuestros teléfonos inteligentes hasta computadoras portátiles y nuestros autos eléctricos, ¿dónde estaríamos sin ellos? Bueno, para ser honesto, algún lugar es más seguro y menos inflamable.

Desafortunadamente, las baterías de iones de litio pueden agregar fácilmente combustible al fuego, como lo ha demostrado la ubicuidad de las baterías recargables en numerosos incendios recientes. Ya sea que se trate de un cigarrillo tipo tesla que se enciende, un retiro del mercado de una computadora portátil HP o el famoso Samsung GalaxyNote7 que se derrumba por fuego, las baterías de iones de litio son francamente bastante inflamables.

Sin embargo, según un nuevo estudio publicado en la revista de la sociedad química estadounidense NanoLetters, puede haber una forma de eliminar por completo el riesgo de incendio de las baterías de iones de litio, y la respuesta está en los nanocables.

El litio es el elemento metálico menos denso, por lo que las baterías de iones de litio son tan comunes: pueden acomodar más energía que otros tipos de baterías. El problema es que el litio también es muy reactivo y contiene sodio y potasio.

Como todas las baterías, las baterías de iones de litio tienen dos electrodos separados por un electrolito. En el interior, hay una solución electrolítica de sales de litio y disolventes, y hay un equilibrio afinado entre ella y los electrodos.

Cuando la batería está cargada, la solución de iones de litio fluye desde el electrolito al ánodo de carbono y regresa cuando la batería está descargada. Obviamente, si se lanza este equilibrio, este es el escenario principal para el desastre de la huelga. Si los componentes se combinan, la batería puede sobrecalentarse y explotar.

¿Cómo se pueden utilizar los nanocables para prevenir incendios en las baterías de iones de litio?

Se ha demostrado en el laboratorio que el uso de electrolitos sólidos elimina los riesgos de incendio de las baterías de iones de litio. Desafortunadamente, los electrolitos sólidos son difíciles de escalar y ciertamente no son baratos, por lo que esta no es una solución viable a largo plazo.

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