Las baterías de litio son muy prometedoras para el futuro de muchas aplicaciones, incluidos los vehículos eléctricos, pero tienden a ser prohibitivamente caras, según un equipo de investigadores con sede en Japón. Ese equipo, dirigido por Naoaki Yabuuchi, profesor de la Universidad Nacional de Yokohama, ha desarrollado un nuevo material de electrodo para hacer que las baterías de litio no solo sean más baratas, pero más duradero con mayor densidad energética.

Los resultados se pusieron a disposición en línea, antes de la publicación impresa, el 25 de marzo en Materiales hoy .

Según Yabuuchi, muchos investigadores han mejorado con éxito la capacidad de la batería para mantener la carga, pero aún no han mejorado la cantidad de carga que la batería puede dispersar de una manera útil, como alimentar un vehículo eléctrico durante un tiempo de crucero más largo.

"Se necesitan materiales de electrodos con mayor densidad de energía para hacer avanzar las baterías de iones de litio y desarrollar aún más los vehículos eléctricos, ", Dijo Yabuuchi." Nuestro artículo demuestra un nuevo material de electrodo para este propósito ".

Los materiales de los electrodos en las baterías ayudan a tomar la energía almacenada y la descargan para alimentar lo que sea que esté en la batería. El material que comprende el electrodo se basa en el intercambio de electrones e iones de litio y cambia significativamente la eficacia con la que funciona la batería. En estudios anteriores, Los investigadores encontraron que los iones de litio mezclados con manganeso, Los iones de titanio y oxígeno proporcionaron una excelente entrada-salida para electrones e iones de litio, pero la velocidad de intercambio es demasiado lenta para utilizarla en aplicaciones prácticas de batería.

Yabuuchi y su equipo analizaron la combinación química y decidieron emparejarla con una mezcla similar de litio. oxígeno, iones de manganeso y titanio, pero también se puede moler a un tamaño de partícula deseado. Menor, Las nanopartículas pueden viajar más rápido y más fácilmente a través del electrodo, incluso a temperatura ambiente.

El electrodo de tamaño nanométrico que comprende iones de manganeso y titanio da como resultado un intercambio más robusto de electrones e iones de litio, con la batería capaz de contener y dispersar más carga que antes mientras mantiene una vida útil más larga.

"Tanto el titanio como el manganeso son elementos abundantes, lo que significa que podemos hacer rentable, sin iones de níquel y cobalto utilizados para vehículos eléctricos actuales, y materiales de electrodos de alto rendimiento con ellos, ", Dijo Yabuuchi." Este hallazgo contribuye a la reducción del costo de la batería y un aumento en la realidad práctica de aplicaciones tales como vehículos eléctricos y más ".

El equipo continúa estudiando cómo mejorar aún más la reversibilidad del electrodo a través de composiciones químicas y optimización del tamaño de partículas.

"Ahora, estamos colaborando con socios de la industria para utilizar nuestros materiales de electrodos para aplicaciones prácticas, ", Dijo Yabuuchi." Nuestro estudio conduce potencialmente a una menor dependencia de los combustibles fósiles y al desarrollo de una nueva sociedad energética sobre la base de las energías renovables en el futuro ". sobre la base de una eternidad, baterías de alta energía ".