Sobre la base de sodio y potasio en la batería se ha prometido un almacenamiento de energía barato.

Desde una sola carga recorriendo cientos de kilómetros de coches eléctricos hasta poderosas motosierras como coches eléctricos, cada año hay nuevos productos en el mercado, aproveche al máximo la batería los últimos avances en tecnología.

Pero el crecimiento lleva a la gente a preocuparse, en todo el mundo Electricidad de litio El suministro de muchos tipos nuevos de núcleo de batería recargable de metal podría terminar agotado.

Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han encontrado nueva evidencia que sugiere que se espera que esta batería se base en posibles sustitutos de la batería de litio y sodio y potasio.

"Para las baterías de iones de sodio y potasio, uno de los mayores obstáculos es que tienden a tener una descomposición y degradación más rápida, y menos que la energía alternativa", George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, dijo un profesor asistente Matthew McDowell, de la Facultad de Ciencias de los Materiales e Ingeniería.

"Pero descubrimos que este no es siempre el caso", agregó.

En el estudio publicado en la revista Joule el 19 de junio, financiado por la fundación científica nacional y el departamento de energía de EE. UU., El equipo estudió los tres tipos diferentes de iones: litio, sodio, potasio y cómo reaccionar con las partículas de hierro sulfuro. también conocido como pirita y oro tonto.

Con la carga y descarga de la batería, los iones y partículas del electrodo de la batería reaccionan y penetran partículas. El proceso de reacción provoca el cambio de gran volumen de las partículas del electrodo, a menudo para descomponerlas en pequeños trozos. Por lo tanto, debido a los grandes iones de sodio y potasio que el litio tradicionalmente se pensaba que están en el tiempo de reacción de las partículas, causa una degradación más significativa.

En su experimento, en el microscopio electrónico observado directamente en la reacción de la batería, las partículas internas de sulfuro de hierro desempeñan el papel de los electrodos de la batería. Los investigadores encontraron que cuando la reacción con sulfuro de hierro de sodio y potasio es más estable que el litio, se demostró que la vida útil de la batería basada en sodio o potasio puede ser mucho más larga de lo esperado.

Las diferencias son obvias entre diferentes reacciones iónicas. Cuando se expone a partículas de sulfuro de hierro y litio, casi explota bajo un microscopio electrónico. Por el contrario, cuando se expone al sodio y al potasio, el sulfuro de hierro se infla como un globo.

MattheeBoebinger, graduado del Instituto de Tecnología de Georgia, dijo: "obtuvimos una reacción muy fuerte, sin grietas, lo que sugiere que los materiales y otros materiales se pueden usar para la batería y tiene una mayor estabilidad con el tiempo".

El estudio también arroja dudas sobre la idea de que los grandes cambios de volumen en las reacciones electroquímicas son siempre un precursor de la rotura de partículas, lo que conduce a la falla del electrodo, lo que lleva a la degeneración de la celda.

Los investigadores piensan que la forma en que los diferentes iones reaccionan con el sulfuro de hierro, una posible razón es que es más probable que el litio sea la reacción concentrada a lo largo del grano de un borde afilado en forma de cubo, y la reacción del sodio y el potasio está más dispersa a lo largo de la superficie del sulfuro de hierro partículas de todo. Como resultado, cuando la reacción con sodio y potasio, las partículas de sulfuro de hierro formaron una forma más ovalada con bordes redondos.

Aunque hay más trabajo por hacer, la nueva investigación podría ayudar a los científicos a diseñar sistemas de baterías utilizando estos nuevos materiales.

“La batería de litio ahora sigue siendo la más atractiva, porque tienen la densidad de energía más alta de - puedes estar en este espacio lleno de energía”, dijo McDowell. “La batería de sodio y potasio en este punto no tiene más densidad, pero son basado en la tierra elementos de batería de litio de litio más de 1000 veces más ricos. Como resultado, su futuro puede ser mucho más barato, para el almacenamiento de energía a gran escala, para el hogar o es muy importante para proporcionar una red eléctrica de respaldo en el futuro ".

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