Los investigadores de la Virginia Commonwealth University están trabajando para mejorar la conductividad y la seguridad en las baterías de iones de litio, que se utilizan para alimentar muchos dispositivos electrónicos en todo el mundo, incluyendo laptops, iPods, satélites corazones artificiales y teléfonos celulares.

La inestabilidad en las baterías de iones de litio debido a los electrolitos en estado líquido que ayudan a transportar las cargas de un electrodo de batería a otro es un peligro que los científicos pueden prevenir. dijo Puru Jena, Doctor., profesor distinguido del Departamento de Física de la Facultad de Humanidades y Ciencias. A pesar de esta inestabilidad, Los electrolitos de estado líquido son comunes en las baterías de iones de litio debido a su superioridad conductora sobre los electrolitos de estado sólido más estables.

Estudios teóricos de Jena y su colega Hong Fang, becario postdoctoral en el Departamento de Física, muestran que es posible diseñar electrolitos de estado sólido no solo para que sean tan conductores como sus homólogos líquidos, sino también para que sean muy estables. Sus hallazgos, que fueron publicados en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias este mes, podría conducir a baterías de iones de litio más seguras y potentes.

"Teóricamente, puedes tener tu pastel y comértelo también, cuando se trata de estabilidad y conductividad, "Dijo Jena.

Electrolitos que son fundamentales para una batería, son sales compuestas por iones positivos y negativos. Los iones positivos son átomos que tienen más protones que electrones, mientras que los iones negativos tienen inversamente más electrones que protones.

En una batería de iones de litio, Los iones de litio positivos fluyen entre los electrodos a través de electrolitos. Los iones de litio pueden fluir libremente a través de los electrolitos en estado líquido, pero son menos móviles en un electrolito en estado sólido. que afecta negativamente a la conductividad.

Para mejorar la conductividad en electrolitos de estado sólido, los investigadores produjeron un modelo computacional en el que se elimina un solo ión negativo. Los iones de racimo negativos (grupos de átomos con más electrones que protones) reemplazan al ion ausente.

Los científicos conceptualizaron un giro en un electrolito de estado sólido específico previamente probado por otros investigadores. Originalmente, el electrolito, que pertenece a una familia de cristales llamados antiperovskitas, contenía iones positivos compuestos por tres átomos de litio y un átomo de oxígeno. Los iones positivos se unieron con un solo átomo de cloro que era un ión negativo.

En el modelo computacional, el átomo de cloro es reemplazado por un ión de racimo negativo creado por un átomo de boro y cuatro átomos de flúor unidos a los iones positivos existentes.

Se identificaron otras combinaciones de iones de racimo negativos para mejorar potencialmente la conductividad.

"Reemplazar el ión de cloro con iones de racimo mejora la conductividad porque estos iones son más grandes y permiten que los iones de litio se muevan rápidamente, como si estuvieran en un liquido, "Dijo Fang.

Jena y Fang ahora están buscando colaboradores para probar su modelo computacional en un laboratorio para eventuales aplicaciones de baterías de iones de litio.