Avance de la batería de litio: 70% de carga en 2 minutos

La batería de litio es un producto electrónico familiar y se usa ampliamente en teléfonos móviles, computadoras portátiles y vehículos eléctricos. Sin embargo, la reputación de las baterías de litio también está plagada de enfermedades crónicas, como tiempos de carga prolongados y una vida útil corta. El equipo de investigación de la Universidad de Tecnología de Nanyang de Singapur ha desarrollado un nuevo tipo de batería de carga rápida que puede cargar el 70% en dos minutos y tener una vida útil de 20 años, que es 10 veces la vida útil actual de la batería.

Las baterías de litio se componen principalmente de materiales positivos (como litio, cobalto, oxígeno), electrolitos y materiales negativos (como grafito). Siempre que se cargan, los iones de litio se eliminan de la red de litio cobalto oxígeno del material del cátodo y se incrustan en grafito en capas después del electrolito; Cuando se descargan, los iones de litio se eliminan de la red de grafito en capas y se incrustan en oxígeno de cobalto de litio después de pasar a través del electrolito. En el proceso de carga y descarga de la batería, los iones de litio se transfieren de un lado a otro entre los polos positivo y negativo, por lo que las baterías de litio también se denominan vívidamente "baterías de mecedora". En los últimos años, los científicos han logrado grandes avances en el desarrollo de nuevas baterías de litio, especialmente baterías de azufre de litio de alta capacidad, baterías de litio de oxígeno y baterías de nanosilicio. Sin embargo, debido al complejo proceso de síntesis, el alto costo y el ciclo de vida corto, muchos logros no se han utilizado ampliamente.

Las baterías de iones de litio convencionales no se pueden cargar rápidamente, principalmente debido al rendimiento de seguridad de los electrodos de grafito, y cuando la batería funciona, se forma una capa de película de electrolito sólido en la superficie del electrodo, bloqueando los "pasos" de los iones de litio. lo que a su vez ralentiza el transporte de iones de litio. velocidad. La innovación de la batería de litio recién inventada es que utiliza un gel de nanotubos de dióxido de titanio ultralargo en lugar del material de grafito tradicional como electrodo de batería. El nuevo material no forma una membrana electrolítica 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 gel de nanómetros de dióxido de titanio unidimensional, la nueva batería ha logrado un gran avance en la vida y el número de ciclos puede alcanzar decenas de miles. Suponiendo una carga por día, se puede utilizar durante más de 20 años. Además, las materias primas de dióxido de titanio (comúnmente conocido como dióxido de titanio) utilizadas en esta investigación son de bajo costo y fáciles de procesar, y la batería es buena en repetibilidad y confiabilidad. Puede conectarse sin problemas con los procesos existentes y sus perspectivas de aplicación industrial son muy brillantes.

Las baterías de litio aparecieron en la década de 1970. En 1991, Sony lanzó su primera batería de litio comercial y desde entonces ha revolucionado la electrónica de consumo. Las baterías de iones de litio se han utilizado ampliamente, pero su resistencia y vida útil no se han roto de manera efectiva, lo que también ha restringido el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos y otras industrias. Este nuevo avance tecnológico tendrá un gran impacto en muchos campos. En el campo de los dispositivos móviles, las baterías nuevas pueden evitar la "eliminación forzada" de algunos dispositivos electrónicos; La industria del automóvil eléctrico también se beneficiará enormemente, no solo al reducir el tiempo de carga de unas pocas horas a unos pocos minutos, sino también al eliminar la necesidad de reemplazar frecuentemente las costosas baterías (que cuestan alrededor de $ 10,000), lo que beneficiará la popularidad adicional. de coches eléctricos.

Sin embargo, un cuello de botella en el desarrollo actual de las baterías de litio es que si desea aumentar la capacidad, debe sacrificar la velocidad de carga y el ciclo de vida, y es difícil aumentar la velocidad de carga para mantener una mayor capacidad. En el futuro, la actualización de las baterías debe mejorar el desempeño de seguridad, por un lado, como el estudio de electrolitos sólidos semisólidos. Por otro lado, es necesario acelerar el desarrollo de materiales de cátodos de gran capacidad para lograr un gran avance en la densidad de energía de las baterías de litio. En resumen, los polos positivo y negativo de las baterías y los materiales electrolíticos deben desarrollarse en conjunto para que puedan hacer un mayor progreso en términos de forma y capacidad.

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