Cuando se trata de la salsa especial de pilas, Los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía han descubierto que se trata de la concentración de sal. Al obtener la cantidad adecuada de sal, justo donde lo quieren, han demostrado que una pequeña batería de metal de litio puede recargar unas siete veces más que las baterías con electrolitos convencionales.

La solución de electrolito de una batería transporta átomos cargados entre electrodos para generar electricidad. Encontrar una solución de electrolitos que no corroa los electrodos en una batería de metal de litio es un desafío, pero el enfoque PNNL, publicado en línea en Materiales avanzados , crea con éxito una capa protectora alrededor de los electrodos y logra ciclos de carga / descarga significativamente mayores.

Electrolitos convencionales utilizados en baterías de iones de litio, que alimentan aparatos electrónicos domésticos como computadoras y teléfonos celulares, no son adecuados para baterías de metal de litio. Las baterías de metal de litio que reemplazan un electrodo de grafito con un electrodo de litio son el 'santo grial' de los sistemas de almacenamiento de energía porque el litio tiene una mayor capacidad de almacenamiento y, por lo tanto, una batería de metal de litio tiene el doble o el triple de capacidad de almacenamiento. Esa potencia adicional permite a los vehículos eléctricos conducir más de dos veces más entre cargas.

Agregar más sal a base de litio a la mezcla líquida de electrolitos crea una interfaz más estable entre el electrolito y los electrodos que, Sucesivamente, afecta la vida útil de la batería. Pero esa alta concentración de sal tiene distintas desventajas, incluido el alto costo de la sal de litio. La alta concentración también aumenta la viscosidad y reduce la conductividad de los iones a través del electrolito.

"Intentamos preservar la ventaja de la alta concentración de sal, pero compensa las desventajas, "dijo Ji-Guang" Jason "Zhang, investigador senior de baterías en PNNL. "Al combinar un disolvente a base de flúor para diluir el electrolito de alta concentración, nuestro equipo pudo reducir significativamente la concentración total de sal de litio y, al mismo tiempo, conservar sus beneficios ".

En este proceso, Pudieron localizar las altas concentraciones de sal a base de litio en "grupos" que aún pueden formar barreras protectoras en el electrodo y prevenir el crecimiento de dendritas:microscópicas, fibras en forma de clavija, que provocan un cortocircuito en las baterías recargables y limitan su vida útil.

El electrolito pendiente de patente de PNNL se probó en la instalación de batería avanzada de PNNL en una celda de batería experimental de tamaño similar a la batería de un reloj. Pudo retener el 80 por ciento de su carga inicial después de 700 ciclos de descarga y recarga. Una batería que utiliza un electrolito estándar solo puede mantener su carga durante unos 100 ciclos.

Los investigadores probarán este electrolito localizado de alta concentración en baterías de 'bolsa' desarrolladas en el laboratorio, que son del tamaño y la potencia de la batería de un teléfono celular, para ver cómo funciona a esa escala. Dicen que el concepto de usar este novedoso diluyente a base de flúor para manipular la concentración de sal también funciona bien para las baterías de sodio-metal y otras baterías de metal.

Esta investigación es parte del Consorcio Battery500 liderado por PNNL que tiene como objetivo desarrollar más pequeños, encendedor, y baterías menos costosas que casi triplican la energía específica que se encuentra en las baterías que alimentan los autos eléctricos de hoy. La energía específica mide la cantidad de energía almacenada en una batería en función de su peso.