Se utilizó microscopía electrónica de transmisión in situ en EMSL para estudiar los cambios estructurales en el nuevo sistema de ánodos del equipo. Las mediciones en tiempo real muestran nanopartículas de silicio dentro de las capas de carbono antes (izquierda) y después (derecha) de la litiación.
(Phys.org) - Las baterías de iones de litio impulsan dispositivos desde automóviles eléctricos hasta teléfonos inteligentes. Y la sociedad está exigiendo más baterías con más capacidad de cada batería.
Para ayudar a satisfacer esta demanda, Los usuarios e investigadores de EMSL pusieron su energía detrás de una nueva e inteligente idea que, literalmente, da a las baterías un poco de espacio para crecer. Las baterías de iones de litio generan electricidad transportando iones de litio a través de un electrolito. En una batería completamente cargada, los iones de litio se almacenan en un cátodo, como el óxido de litio y cobalto (LiCoO 2 ).
Cuando esté en uso, Los iones de litio fluyen desde el cátodo a través de un electrolito hacia el ánodo, más comúnmente hecho de carbono. Durante la recarga, los iones son empujados hacia el cátodo donde comenzaron. Los investigadores se basaron en la tecnología actual al crear un nuevo tipo de ánodo que consta de nanopartículas de silicio individuales dentro de capas de carbono. al igual que las yemas dentro de los huevos.
En este nuevo diseño, iones de litio fluyen desde el cátodo a través del electrolito, difundirse a través de las cáscaras de carbono, y entrar en el silicio, que puede contener diez veces más iones de litio que el carbono solo.
Dejando la cantidad justa de espacio, las nanopartículas de silicio litiado se hinchan para llenarse, pero no estallar, la cáscara de carbono.
¿El resultado?
Un sistema de batería de iones de litio que, en comparación con las baterías comerciales, contiene siete veces más energía y se puede descargar y recargar cinco veces más antes de que se gaste. Crítico para su buen desempeño, el nuevo sistema forma una corteza estable, una interfase de electrolitos sólidos, en el ánodo que es consecuencia de la descomposición del electrolito. Es más, el proceso de fabricación del equipo es asequible, eficiente, y se puede ampliar fácilmente.
