Las baterías de litio se utilizan para alimentar la mayoría de los vehículos eléctricos existentes, sin embargo, la cantidad de tiempo que pueden mantener un vehículo en marcha antes de que sea necesario recargarla sigue siendo algo limitada. En el futuro, Los materiales de cátodo de óxido de alto contenido de níquel podrían ayudar a aumentar la autonomía de conducción de los vehículos eléctricos. permitiendo el desarrollo de baterías de iones de litio más baratas y de mejor rendimiento.

En este momento, La mayoría de las baterías de iones de litio disponibles comercialmente utilizan una cantidad significativa de cobalto en uno de sus electrodos. Sin embargo, el cobalto es caro y no es particularmente abundante en la naturaleza. lo que aumenta significativamente los costos de fabricación de las baterías de litio.

Científicos de todo el mundo han intentado recientemente identificar nuevas estrategias de diseño que podrían facilitar el uso generalizado de estas baterías. ya que esto podría a su vez reducir los precios de los vehículos eléctricos y aumentar la probabilidad de su adopción a gran escala. En última instancia, esto se puede lograr identificando materiales más abundantes que podrían usarse en baterías de litio, inventando composiciones novedosas, idear nuevos procesos productivos e introducir diseños estructurales alternativos.

En un artículo publicado en Energía de la naturaleza , Los investigadores de la Universidad de Texas en Austin han delineado varias consideraciones de diseño para cátodos de óxido con capas de níquel alto que podrían implementarse en baterías de litio durante la próxima década más o menos. Su estudio resume algunos de los desafíos que se encuentran típicamente cuando se trata de maximizar la producción de energía de cátodos de óxido con capas de níquel alto. al mismo tiempo que se comparan algunos diseños emergentes para la creación de baterías de litio con una química de cero cobalto.

"A medida que avanzamos con la electrificación del sector del transporte, la disponibilidad y asequibilidad del cobalto podría convertirse en un impedimento para la comercialización generalizada de baterías de iones de litio, "Arumugam Manthiram, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo a TechXplore. "El objetivo clave detrás de nuestro estudio fue reducir o eliminar el cobalto y aumentar el níquel en el electrodo de una batería de iones de litio".

La ventaja clave de usar níquel en lugar de cobalto en los electrodos es que es menos costoso y más fácil de encontrar. Es más, Los electrodos con alto contenido de níquel logran una mayor capacidad de almacenamiento de carga, Densidad de energia, y tiempos de operación más prolongados entre cargas que los cátodos con altas cantidades de cobalto.

Desafortunadamente, sin embargo, Los cátodos de óxido en capas que contienen altas cantidades de níquel pueden ser muy difíciles de sintetizar mientras mantienen un buen rendimiento. En su estudio, Manthiram y sus colegas propusieron una serie de estrategias que podrían optimizar estos procesos de síntesis actuales.

"Nuestros logros más significativos son que pudimos sintetizar materiales de electrodos con alto contenido de níquel y menor contenido de cobalto con buen rendimiento en baterías de iones de litio, "Dijo Manthiram." Sin embargo, Los materiales de los electrodos con alto contenido de níquel son susceptibles de degradarse cuando se exponen al aire. En el presente, nos estamos enfocando en estabilizarlos para lograr una mejor estabilidad en el aire ".

El estudio realizado por Manthiram y sus colegas describe una serie de consideraciones de diseño valiosas que pronto podrían permitir el desarrollo de baterías de litio más baratas y de mejor rendimiento utilizando cátodos de óxido de capas de níquel alto. Los investigadores también realizaron una evaluación general de las técnicas de estabilización que podrían facilitar el uso generalizado de baterías de iones de litio. ayudar a los países de todo el mundo a cumplir sus objetivos de electrificación de vehículos.

"Ahora nos estamos enfocando en optimizar aún más las composiciones y estabilizaciones de los materiales de electrodos que desarrollamos, así como ampliarlos, "Dijo Manthiram.

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