Los ingenieros de la Universidad de Purdue utilizan plásticos de microondas para aumentar la vida útil de las baterías de litio y azufre

Los ingenieros de la Universidad de Purdue (West Lafayette, Indiana, EE. UU.) Han descubierto una forma de reducir la cantidad de plástico en los vertederos mientras se mejoran las baterías. El método incluye colocar un plástico sin tinta sumergido en un solvente que contiene azufre en un horno microondas y luego cargar la batería como un soporte de carbón.

Las baterías de litio-azufre se conocen como baterías de próxima generación para reemplazar las variedades actuales de baterías de iones de litio. Según un comunicado de prensa emitido por Purdue, las baterías de litio-azufre son más baratas y consumen más energía que las baterías de iones de litio, que es una característica importante de las baterías de iones de litio, desde vehículos eléctricos hasta computadoras portátiles.

Las desventajas de las baterías de litio-azufre no han durado demasiado y pueden usarse durante aproximadamente 100 ciclos de carga.

Los investigadores de la Universidad de Purdue están asociados con Naval Enterprise Partners en colaboración con la Universidad de Excelencia de la Universidad Nacional y el Instituto de Investigación Energética de la Universidad de Purdue para aumentar la vida útil a través de un proceso que puede reciclar plásticos fácilmente. Según un artículo reciente publicado en la División de Interfaces y Materiales Aplicados de ACS, colocar plásticos empapados en azufre en un horno microondas convierte el material en un material ideal, extendiendo la vida útil de la batería a 200 ciclos de carga y descarga.

Vilaspol, profesor asociado de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Purdue, dijo: "No importa cuántas veces se recicle el plástico, los plásticos quedan en la tierra". “Hemos estado tratando de deshacernos de él durante mucho tiempo, que es al menos un valor agregado. Maneras.

“ Debido a que las baterías de litio-azufre se están volviendo más populares, queremos tener una vida más larga”, agregó Bohr.

El polietileno de baja densidad (LDPE) ayuda a resolver el problema de larga data de las baterías de litio-azufre, un fenómeno conocido como efecto de cierre de polisulfuro que limita la duración del tiempo entre cargas. Cuando se aplica una corriente a una batería de litio-azufre, los iones de litio migran a azufre y experimentan una reacción química para producir sulfuro de litio. El subproducto polisulfuro de esta reacción tiende a regresar al lado del litio, evitando que los iones de litio migren al azufre. Esto reducirá la capacidad de carga de la batería y su vida útil.

"La forma más fácil de bloquear los polisulfuros es colocar una barrera física entre el litio y el azufre", dijo Patrick King, investigador asistente de investigación en ingeniería química en la Universidad de Purdue.

Purdue señaló que estudios anteriores han intentado crear barreras de este tipo con biomasa, como cáscaras de banano y cáscaras de pistacho, porque los poros en el carbono derivado de la biomasa tienen el potencial de capturar polisulfuros. “Cada material tiene sus propios beneficios, pero la biomasa se conserva bien y se puede utilizar para otros fines”, dijo Bohr.

En cambio, los investigadores pensaron en cómo incorporar plástico en el andamio de carbono para inhibir las lanzaderas de polisulfuro en la célula. Estudios anteriores han demostrado que el LDPE se combina con grupos sulfonados para producir carbono.

Los investigadores sumergieron una bolsa de plástico en un solvente que contenía azufre y la colocaron en un horno de microondas para proporcionar un rápido aumento en la temperatura requerida para convertir a polietileno de baja densidad. El calor promueve la sulfonación y carbonización del plástico y provoca una mayor densidad de poros que capturan polisulfuro. El plástico LDPE se puede convertir en un andamio de carbono para separar el litio y el azufre de la mejor pila de botón.

"El carbono derivado de plástico de este proceso incluye grupos sulfonato cargados negativamente, que también son poseídos por polisulfuros", dijo Kim. El LDPE sulfonado se convierte en un andamio de carbono, inhibiendo así el polisulfuro al tener una estructura química similar.

"Este es el primer paso para aumentar la retención de la capacidad de la batería", dijo Pol. "El siguiente paso es utilizar este concepto para fabricar baterías más grandes".

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