Con el advenimiento de la nueva tecnología, las baterías de litio pueden volverse más potentes

LydenArcher, profesor de ingeniería química en la Universidad de Cornell, cree que se necesita una "revolución" de la batería, y cree que su laboratorio ha abierto una de las primeras tomas.

"Lo que tenemos ahora [tecnología de baterías de iones de litio] está realmente al límite de sus capacidades", dijo Archer. "Las baterías de iones de litio se han convertido en la principal fuerza que impulsa el desarrollo de nuevas tecnologías electrónicas. Más del 90 de su capacidad de almacenamiento teórica está funcionando. Los ajustes de ingeniería a pequeña escala pueden conducir a mejores baterías y más espacio de almacenamiento, pero esto no es mucho -Solución a plazo. ".

"Se necesita un cambio radical de opinión", dijo. "Significa que tienes que empezar desde el principio".

Snehashis "Sne" Chowdhury '18 propuso la solución "elegante" de Archer a un problema básico con baterías recargables que usan ánodos de litio de alta energía: causado por dendritas (picos de litio que crecen a partir de ánodos) es a veces catastrófico Inestable, los iones pasan a través del electrolito hacia atrás durante el ciclo de carga y descarga.

Si la dendrita atraviesa el separador y alcanza el cátodo, se producirá un cortocircuito y un incendio. Se ha demostrado que los electrolitos sólidos inhiben mecánicamente el crecimiento dendrítico, pero a expensas del transporte rápido de iones. Solución de Chowdhury: limitar el crecimiento de dendritas mediante la estructura del electrolito en sí, que puede controlarse químicamente.

Utilizando el programa de reacción presentado por Archie Group en 2015, utilizaron "nanopartículas de cabello reticuladas", una nanopartícula de dióxido de silicio y un injerto de polímero funcional (óxido de polipropileno), para crear electrolitos porosos. La extensión efectiva de la ruta necesaria de iones desde el ánodo al cátodo y el retorno, extendió en gran medida la vida útil del ánodo.

Su artículo "Limitación de la electrodeposición de metales en electrolitos estructurados" se publicó en Proceedingsoft National AcetyofScience. Chowdhury y Dylan Vu son estudiantes de primer año en ingeniería química y son los primeros autores de la cooperación.

Chowdhury, quien fue a Stanford para realizar una investigación postdoctoral, también diseñó un método para observar directamente el funcionamiento interno de su batería experimental. El Grupo confirmó las predicciones teóricas del crecimiento dendrítico mediante el equipo de Chowdhury.

"Creo que esto es lo que quiero hacer", dijo Archer, quien ha estado trabajando en Cornell desde 2000, con una sonrisa, supongo, la vida de tres estudiantes de doctorado. "Lo que Sne puede hacer es diseñar una unidad que nos permita observar con mucha elegancia lo que sucede con la interfaz de metal litio, lo que ahora nos permite superar las predicciones teóricas".

Otra novedad del trabajo, dijo Archer, fue "el derrocamiento del clásico en la ciencia de las baterías". Durante mucho tiempo se pensó que para inhibir el crecimiento dendrítico, la membrana dentro de la batería debe ser más fuerte que el metal que está tratando de suprimir, pero el diafragma de polímero poroso de Chowdhury, con una apertura promedio de menos de 500 nanómetros, muestra estancamiento. crecimiento.

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