(Phys.org) —Se ha demostrado que un nuevo diseño de electrodo para baterías de iones de litio reduce potencialmente el tiempo de carga de horas a minutos al reemplazar el electrodo de grafito convencional con una red de nanopartículas de óxido de estaño.

Las baterías tienen dos electrodos, llamado ánodo y cátodo. Los ánodos de la mayoría de las baterías de iones de litio actuales están hechos de grafito.

La capacidad máxima teórica de almacenamiento de grafito es muy limitada, a 372 miliamperios hora por gramo, obstaculizar avances significativos en la tecnología de baterías, dijo Vilas Pol, profesor asociado de ingeniería química en Purdue University.

Los investigadores han realizado experimentos con un ánodo a base de óxido de estaño "interconectado poroso", que tiene casi el doble de la capacidad de carga teórica del grafito. Los investigadores demostraron que el ánodo experimental se puede cargar en 30 minutos y aún tiene una capacidad de 430 miliamperios hora por gramo (mAh g − 1), que es mayor que la capacidad máxima teórica del grafito cuando se carga lentamente durante 10 horas.

El ánodo consiste en una "red ordenada" de nanopartículas de óxido de estaño interconectadas que serían prácticas para la fabricación comercial porque se sintetizan agregando el precursor de alcóxido de estaño en agua hirviendo seguido de un tratamiento térmico. Pol dijo.

"No estamos usando ninguna química sofisticada aquí, ", Dijo Pol." Esto es una 'cocción' rápida y muy sencilla de un precursor metal-orgánico en agua hirviendo. El compuesto precursor es un alcóxido de estaño sólido, un material análogo a los alcóxidos de titanio rentables y ampliamente disponibles. Sin duda, será totalmente asequible en la perspectiva de la aplicación a gran escala mencionada por los colaboradores Vadim G. Kessler y Gulaim A. Seisenbaeva de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas ".

Los hallazgos se detallan en un artículo publicado en noviembre en la revista Materiales energéticos avanzados .

Cuando las nanopartículas de óxido de estaño se calientan a 400 grados Celsius, se "autoensamblan" en una red que contiene poros que permiten que el material se expanda y contraiga. o respirar, durante el ciclo de carga-descarga de la batería.

"Estos espacios son muy importantes para esta arquitectura, ", dijo Vinodkumar Etacheri, asociado de investigación postdoctoral de Purdue." Sin el tamaño de poro adecuado, e interconexión entre nanopartículas de óxido de estaño individuales, la batería falla ".

El artículo de investigación fue escrito por Etacheri; Investigadores de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas Gulaim A. Seisenbaeva, Geoffrey Daniel y Vadim G. Kessler; James Caruthers, Profesor de Ingeniería Química Gerald y Sarah Skidmore de Purdue; Jeàn-Marie Nedelec, investigador de la Clermont Université en Francia; y Pol.