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  • Baterías de iones de litio elásticas en forma de alambre con alto rendimiento electroquímico

    Smartphones flexibles, pulseras "inteligentes", gafas con ordenador integrado:para que estas tendencias despeguen, necesitamos sistemas de energía adecuados. Los científicos chinos han desarrollado ahora una batería de iones de litio con forma de alambre que contiene electrodos que constan de dos hilos compuestos hechos de nanotubos de carbono y óxido de litio y titanio u óxido de litio y manganeso. Como informan los investigadores en la revista Angewandte Chemie , pudieron tejer sus baterías en luz, flexible, elástico, y baterías textiles seguras con una alta densidad energética.

    Los métodos anteriores para producir supercondensadores electroquímicos en forma de alambre mediante la torsión de dos electrodos de fibra juntos dieron como resultado sistemas con un rendimiento inferior que impedía su comercialización. Las baterías de iones de litio pueden alcanzar una densidad de energía significativamente mayor, pero no se han producido previamente en forma de alambre. Además de otras barreras, los problemas de seguridad asociados con las baterías de iones de litio realmente entran en juego. La fuente del problema de seguridad es el litio dendrítico, que puede formarse durante la sobrecarga, "creciendo" fuera del ánodo y provocando un cortocircuito. Esto puede hacer que la batería se encienda. Esto parece especialmente crítico para las baterías con forma de alambre que se pueden estirar, retorcido, y doblado durante el uso.

    Un equipo dirigido por Huisheng Peng de la Universidad de Fudan en Shanghai ha logrado producir baterías de iones de litio en forma de alambre que tienen una alta densidad de energía y también son seguras. Su éxito se debe a la estructura especial y a los materiales utilizados. El ánodo y el cátodo son dos fibras hechas de nanotubos de carbono de paredes múltiples paralelas que contienen partículas de óxido de litio y titanio (LTO) o de óxido de litio y manganeso (LMO). respectivamente. Cuando la batería se está cargando, Los iones de litio se transfieren de la red LMO al electrolito y luego a la red LTO del ánodo. El proceso inverso ocurre cuando se descarga la batería. Debido a que la inserción de Li tiene lugar a ~ 1,5 V (en comparación con Li / Li +) para el electrodo compuesto LTO aplicado, la posibilidad de cortocircuito causado por el litio dendrítico sería pequeña y, por lo tanto, las baterías son seguras.

    Las disposiciones paralelas de nanotubos de carbono continuos contienen las nanopartículas; también son vías eficientes para el transporte de cargas y sirven como recolectores de corriente. Los dos hilos de los electrodos están dispuestos en paralelo, separados por una capa de aislante, y encerrado en un tubo termocontraíble. Para hacer los alambres elásticos, se pueden envolver alrededor de una fibra elástica como el polidimetilsiloxano y recubrir con un electrolito de gel de capa fina. Ni el estiramiento repetido al doble de su longitud original ni miles de ciclos de deformación reducen la capacidad de la batería.

    Las baterías en forma de alambre se pueden hilar en fibras largas y tejerlas en una tela que se puede incorporar a los textiles.


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