Los materiales de las baterías a base de nanocables se pueden cargar cientos de miles de veces

El consumo de batería ha sido demasiado rápido y no es muy agradable para muchos productos. Si la batería se puede reemplazar sin reemplazo, sería perfecto. Recientemente, investigadores de los Estados Unidos han descubierto que los materiales de las baterías a base de nanocables pueden cargarse repetidamente cientos de miles de veces. Se espera lograr una batería que casi no requiera reemplazo.

Investigadores de la Universidad de California, Irvine (UCI) encontraron que el "cable" involucrado en la deposición de los mecanismos de almacenamiento de carga basados en nanocables es solo un nanoalambre delgado. Presentación del formulario). Según los investigadores, se trata de un nanoalambre de oro puro con una superficie recubierta o incrustada con dióxido de manganeso (MnO2). El conjunto es básicamente un condensador que forma un condensador de almacenamiento de carga entre las matrices intercaladas de nanocables y está suspendido en un medio electrolítico.

En el mismo material, el uso de nanocables proporciona un mayor almacenamiento de carga que las películas delgadas. Debido a que los nanocables son miles de veces más delgados que el cabello humano, son altamente conductores y tienen una gran superficie para almacenamiento y transmisión electrónicos. Los nanocables de oro puro tienen unos 240 nm de ancho y 35 nm de espesor; el grosor de la capa exterior está entre 143 y 300 nm. Según trabajos de investigación anteriores, estos filamentos son extremadamente frágiles y no se mantienen fácilmente para ciclos repetidos de descarga, carga o carga y descarga. Por lo tanto, una batería de iones de litio general se expande fácilmente, se vuelve frágil y finalmente causa grietas.

Los investigadores de la UCI resolvieron este problema recubriendo nanocables de oro puro con una capa de dióxido de manganeso y envolviendo el conjunto en un electrolito hecho de un gel de plexiglás. Este gel es una combinación de polimetilmetacrilato (PMMA) y perclorato de litio (LiClO4: una fuente de iones de litio que forman una batería de iones de litio) que es extremadamente confiable y menos propensa a fallar.

Liderando el estudio, el Dr. MyaLeThai, candidato a UCI, cicló los electrodos de prueba hasta 200,000 veces en tres meses, sin detectar ninguna energía o pérdida de energía, y sin dañar ningún nanocable. Los resultados de este estudio se han publicado en el último número de Energy Letters publicado por la American Chemical Society.

Reginald Penner, jefe del departamento de química de la UCI, dijo: "Mya comenzó con una actitud divertida, cubriendo completamente el gel muy delgado en la superficie y comenzando a cargarse y descargarse. Descubrió que solo era necesario recubrir esto con materiales de nanocables. El gel puede recargarse y descargarse cientos de miles de veces sin perder capacidad ".

Añadió: "Esto es realmente sorprendente. Debido a que la batería generalmente pasa por 5.000, 6.000 o 7.000 ciclos de carga y descarga, se romperá por completo y no podrá utilizarse". La estructura utilizada por los investigadores de la UCI en particular, los nanocables de alta relación de aspecto se utilizan para exponer o amplificar cualquier posible efecto de falla: sin embargo, nunca aparecen.

Los investigadores creen que este gel plastificará los óxidos metálicos de la batería y dará flexibilidad para evitar que se agriete.

“El electrodo recubierto es más eficaz para mantener su forma original, lo que lo convierte en una opción más confiable”, dice Thai. "Este estudio confirma que los electrodos de batería de nanocables tienen una vida útil más larga, lo que nos permite alcanzar realmente esta longitud".

El estudio también colaboró con el programa Energy Storage Nanotructures (NEES) del Energy Frontier Research Center de la Universidad de Maryland y fue financiado por el Departamento de Ciencias Energéticas Básicas del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE).

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