Una de las baterías de monedas de azufre y litio que se está desarrollando en el Laboratorio de nanoestructura energética de Penn State (E-Nano). Crédito:Patrick Mansell, Penn State
Hemos recorrido un largo camino desde las baterías de automóviles con ácido sulfúrico con fugas, pero las baterías de litio modernas todavía tienen algunos inconvenientes. Ahora, un equipo de ingenieros de Penn State tiene un tipo diferente de batería de azufre de litio que podría ser más eficiente, menos costoso y más seguro.
"Demostramos este método en una batería de monedas, "dijo Donghai Wang, profesor asociado de ingeniería mecánica. "Pero, Creo que eventualmente podría llegar a ser lo suficientemente grande para teléfonos celulares, drones e incluso más grandes para vehículos eléctricos ".
Las baterías de litio azufre deberían ser un candidato prometedor para la próxima generación de baterías recargables, pero no están exentos de problemas. Para litio, la eficiencia con la que se transfieren los cargos es baja, y, Las baterías de litio tienden a desarrollar dendritas (cristales ramificados delgados) durante la carga que no desaparecen cuando se descargan.
Los investigadores examinaron un auto-formado, capa de interfase híbrida sólida-electrolito flexible que se deposita tanto por los organosulfuros como por los organopolisulfuros con sales inorgánicas de litio. Los investigadores informan en la edición de hoy (11 de octubre) de Comunicaciones de la naturaleza que los compuestos orgánicos de azufre actúan como plastificantes en la capa de interfase y mejoran la flexibilidad mecánica y la tenacidad de la capa. La capa de interfase permite que el litio se deposite sin que crezcan dendritas. La eficiencia de Coulombic es de aproximadamente el 99 por ciento en 400 ciclos de descarga de recarga.
Baterías de moneda de litio y azufre almacenadas en un cargador rápido. Crédito:Patrick Mansell, Penn State
"Necesitamos algún tipo de barrera sobre el litio en una batería de metal de litio, o reacciona con todo, "dijo Wang.
El azufre es una buena opción porque es económico y proporciona a la batería una gran capacidad de carga. mayor densidad de energía, por lo que una batería de azufre de litio tiene más energía. Sin embargo, una batería de azufre de litio forma una capa inorgánica en la batería que es frágil y no puede tolerar cambios de volumen. La interfaz de azufre inorgánico no puede sostener una alta energía. En una batería de azufre de litio, el electrolito se seca y el litio a granel se corroe. Las dendritas de litio que se forman pueden crear cortocircuitos y otros peligros para la seguridad.
"Potencialmente, podemos duplicar la densidad de energía de las baterías de CC convencionales utilizando baterías de azufre de litio con esta interfaz híbrida de organosulfuro / organopolisulfuro, "dijo Wang.
Donghai Wang, izquierda, observa cómo el candidato postdoctoral Guoxing Li ensambla una batería de litio y azufre. El Dr. Wang supervisa el Laboratorio de Nanoestructura Energética en el Laboratorio de Investigación de Materiales de Penn State. Su trabajo se centra en el desarrollo de nanomateriales para tecnologías de energía limpia, como baterías, células solares, celdas de combustible, y remediación ambiental. Crédito:Patrick Mansell, Penn State
También pueden crear un batería más confiable.
Para crear su batería, los investigadores utilizaron un electrolito a base de éter con aditivos poliméricos que contienen azufre. La batería utiliza un cátodo de carbono con infusión de azufre y un ánodo de litio. El azufre orgánico en el electrolito forma automáticamente las capas de interfase.
Los investigadores informan que "demuestran una batería de litio-azufre que exhibe una larga vida útil (1000 ciclos) y una buena retención de capacidad.
