En la búsqueda de un confiable, carga rápida batería para clima frío para automóviles, un autoensamblaje, una capa delgada de moléculas electroquímicamente activas puede ser la solución, según un equipo o investigadores.

"La batería de metal de litio es la siguiente generación de baterías después de la batería de iones de litio, "dijo Donghai Wang, profesor de ingeniería mecánica e investigador clave en el Centro de Tecnología de Almacenamiento de Energía y Baterías, Penn State. "Utiliza un ánodo de litio y tiene una mayor densidad de energía, pero tiene problemas con el crecimiento dendrítico, baja eficiencia y bajo ciclo de vida ".

La solución a estos problemas, según los investigadores, es una monocapa autoensamblable que es electroquímicamente activa para que pueda descomponerse en sus componentes adecuados y proteger la superficie del ánodo de litio.

La batería está compuesta por el ánodo de litio, un cátodo de óxido de metal de litio y un electrolito que también tiene materiales conductores de iones de litio y el protector, capa de película fina. Sin esta capa la batería tenderá a desarrollar picos de cristal de litio si se carga rápidamente o en condiciones de frío. Estos picos de litio eventualmente provocan un cortocircuito en la batería, disminuyendo en gran medida la utilidad y el ciclo de vida.

"La clave es ajustar la química molecular para autoensamblarse en la superficie, "dijo Wang." La monocapa proporcionará una buena interfaz de electrolito sólido durante la carga, y proteger el ánodo de litio ".

Los investigadores depositan la monocapa sobre una fina capa de cobre. Cuando la batería se carga, el litio golpea la monocapa y se descompone para formar una capa interfacial estable. Algo de litio se deposita sobre el cobre junto con la capa restante, y la parte descompuesta de la capa original se reforma sobre el litio, protegiendo el litio y previniendo la formación de dendritas de litio.

Según los investigadores, esta tecnología puede aumentar la cantidad de capacidad de almacenamiento de la batería y puede aumentar el número de veces que se puede cargar la batería. Sin embargo, en este punto, la batería solo se puede cargar unos cientos de veces. Los investigadores informaron sobre su trabajo en una edición reciente de Energía de la naturaleza .

"La clave es que esta tecnología muestra la capacidad de formar una capa cuando sea necesario a tiempo y descomponerse y reformarse espontáneamente para que permanezca en el cobre y también cubra la superficie del litio". "dijo Wang." Eventualmente podría usarse para drones, carros, o algunas baterías muy pequeñas que se utilizan para aplicaciones subacuáticas a bajas temperaturas.