Todo el mundo quiere más pequeño más económico, Baterías de mayor duración. Encuentra uno que también tenga mayor seguridad y estabilidad, y tienes el Santo Grial de mejores baterías.

Las baterías de iones de litio han sido las favoritas de los teléfonos inteligentes, tabletas, laptops, cámaras y herramientas eléctricas recargables durante décadas. Pero también tienen inconvenientes, como "fuga térmica" en la que una batería falla, o se incendia, debido a la acumulación de demasiado calor.

Durante años, Los investigadores han estado buscando la fuente del problema del calor y cómo solucionar la volatilidad asociada. Después de tres años de simulación de materiales, síntesis, pruebas de caracterización y rendimiento de la batería, Investigadores de la Universidad de Texas en Dallas han descubierto que el problema con las baterías de iones de litio no está dentro de los materiales de la batería.

"Resulta que solo la superficie de los materiales del cátodo de la batería es el problema, "dijo el Dr. Kyeongjae" K.J. "Cho, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería e Informática Erik Jonsson. "El interior está bien. Esto nos da una gran esperanza de que podamos descubrir cómo estabilizar la superficie y hacer realidad las baterías de alta capacidad".

Cho y sus colegas describieron sus hallazgos en la edición impresa del 10 de enero de la revista. Materiales energéticos avanzados .

Cho dijo que las baterías de alta densidad de energía tienen un alto precio:mayor volatilidad.

"Cuando una batería se carga y recarga constantemente, el material comienza a degradarse. La energía liberada provoca calentamiento, y la batería se incendia. Ese es esencialmente el problema de seguridad, " él dijo.

¿Las buenas noticias?

"Solo la superficie de los materiales de la batería es inestable e insegura. Si eso se puede solucionar, se puede arreglar, " él dijo.

Durante los ciclos constantes de carga y recarga, Los gases de oxígeno se liberan de la superficie de los materiales de la batería. Durante ese proceso, el camino para el transporte de iones de litio desde el interior hacia el exterior puede quedar bloqueado por el polvo de níquel metálico, que se genera junto con la liberación de gas, Cho dijo.

"Cuando hay un bloqueo, no hay forma de transferir iones de litio en la superficie que quieren entrar y salir. Esto conduce a una rápida disminución de la capacidad de la batería. A medida que aumenta la cantidad de calor, las posibilidades de incendios y explosiones también aumentan, " él dijo.

Así de simple pero profundo, El descubrimiento en la superficie de los materiales de la batería podría cambiar la forma en que los fabricantes las construyen. Cho sugiere que quizás se podría agregar un revestimiento de óxido bien diseñado en la superficie de la batería.

"Las modificaciones pueden llevar a mantener una carga durante un período de tiempo más prolongado, Cho dijo:"Este es el problema que la industria está tratando de resolver en este momento para la próxima generación de baterías de iones de litio". Es muy emocionante, y estamos trabajando en la siguiente etapa ".

Fantai Kong Ph.D.'17, autor principal del estudio y ex alumno de Cho, es un ingeniero senior de Hunt Energy Enterprises en Dallas que trabaja en proyectos de materiales y almacenamiento de energía a gran escala. Dijo que resolver el problema del calor en las baterías podría llevar a una capacidad entre un 20 y un 30 por ciento más alta.

"Estamos justo en el umbral de la viabilidad comercial. Podría haber un producto comercial en unos años, "Dijo Kong.

Basado en los nuevos hallazgos, Cho dijo que existe cierto interés de la industria en trabajar con el grupo de UT Dallas en materiales de cátodos de próxima generación para baterías de vehículos eléctricos. El grupo de Cho también está colaborando con el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. En un proyecto de investigación de seguimiento para aumentar la capacidad y la seguridad de los materiales del cátodo.