La batería de litio está a punto de entrar en una nueva era

Es posible que muchas personas no tengan muy claro qué es una batería de litio, que se usa ampliamente en computadoras portátiles, automóviles eléctricos y teléfonos móviles. Anteriormente, las baterías de litio se han enfrentado a cuellos de botella de un tiempo de carga prolongado y una vida útil corta durante mucho tiempo. Sin embargo, este cuello de botella lo ha roto recientemente un equipo de investigación en Singapur y, como resultado, se acerca una nueva era de baterías de litio.

La nueva batería de carga rápida puede cargar un 70% en 2 minutos y tiene una vida útil de hasta 20 años, que es 10 veces la vida útil actual de la batería.

La batería de litio se compone principalmente de un material de electrodo positivo (como óxido de litio y cobalto), un electrolito y un material de electrodo negativo (como grafito). Durante la carga, los iones de litio se extraen de la red cristalina de óxido de cobalto y litio del material del electrodo positivo y se incrustan en el grafito en capas después de pasar a través del electrolito; cuando se descargan, los iones de litio se extraen de la red del grafito en capas y se incrustan en el electrolito a través del electrolito de óxido de cobalto de litio.

Durante la carga y descarga de la batería, los iones de litio se transfieren de un lado a otro entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, por lo que la batería de litio también se denomina "batería de mecedora". En los últimos años, los científicos han desarrollado un nuevo tipo de batería de litio, especialmente batería de litio-azufre, batería de litio-oxígeno y batería de nano-silicio de alta capacidad. Sin embargo, debido al complicado proceso de síntesis, alto costo, ciclo de vida corto, etc., muchos resultados fallaron. Vuélvete popular.

La batería de iones de litio tradicional no se puede cargar rápidamente, principalmente limitada por el rendimiento de seguridad del electrodo de grafito, y la batería formará una membrana de electrolito sólida en la superficie del electrodo, que bloquea el "paso" de los iones de litio, lo que ralentiza reducir la velocidad de transporte de iones de litio. La innovación de la nueva batería de litio recién inventada es que utiliza un gel de nanotubos de dióxido de titanio ultralargo en lugar de un material de grafito convencional como negativo de la batería. Este nuevo material no forma una membrana de electrolito y los iones de litio se pueden incrustar rápidamente para lograr un efecto de carga rápida.

Al mismo tiempo, gracias a la estructura especial del nanogel de dióxido de titanio unidimensional, la nueva batería logra un gran avance en la vida y el número de ciclos puede alcanzar decenas de miles de veces. Suponiendo una carga una vez al día, se puede utilizar durante más de 20 años. Además, el dióxido de titanio (comúnmente conocido como dióxido de titanio) utilizado en esta investigación es de bajo costo y fácil de procesar, tiene una buena repetibilidad de la batería, alta confiabilidad y se puede integrar sin problemas con los procesos existentes, y su perspectiva de aplicación industrial es muy brillante. .

Las baterías de litio aparecieron en la década de 1970. En 1991, Sony lanzó su primera batería de litio comercial, que desde entonces ha revolucionado la cara de la electrónica de consumo. A pesar del uso cada vez mayor de baterías de litio, su resistencia y vida útil no se han roto de manera efectiva, lo que también ha limitado el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos y otras industrias.

Este nuevo avance tecnológico traerá un gran impacto a muchos campos. En el campo de los dispositivos móviles, las baterías nuevas pueden evitar la “eliminación forzada” de algunos dispositivos electrónicos; El campo de los vehículos eléctricos también se beneficiará enormemente, no solo el tiempo de carga puede ser La hora se reduce a unos pocos minutos, y el usuario no necesita reemplazar con frecuencia el costoso paquete de baterías (que cuesta alrededor de 10,000 dólares estadounidenses), lo que brinda beneficios a la mayor popularización de los vehículos eléctricos.

Sin embargo, un cuello de botella al que se enfrenta el desarrollo actual de las baterías de litio es que si desea aumentar la capacidad, es necesario sacrificar la velocidad de carga y el ciclo de vida, y es difícil mantener una alta capacidad aumentando la velocidad de carga. En el futuro, el reemplazo de baterías, por un lado, necesita mejorar el desempeño de seguridad, como el estudio de electrolitos sólidos semisólidos. Por otro lado, es necesario acelerar la investigación y el desarrollo de materiales de ánodo de gran capacidad para lograr el avance en la densidad de energía de las baterías de litio.

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