Ver traducción automática
Esta es una traducción automática. Para ver el texto original en inglés haga clic aquí
#Novedades de la industria
{{{sourceTextContent.title}}}
La batería acuosa de iones de litio de alto rendimiento es más segura que los diseños actuales
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Una nueva batería de los investigadores de Rensselaer se carga rápidamente, utiliza materiales ecológicos y es muy adecuada para aplicaciones compactas.
{{{sourceTextContent.description}}}
Los investigadores han desarrollado un nuevo diseño para una batería acuosa que podría resolver algunos de los problemas de rendimiento y fabricación asociados actualmente a las baterías de iones de litio, así como proporcionar una alternativa de carga rápida y de pequeño factor de forma a las baterías actuales.
Un equipo de ingenieros del Instituto Politécnico de Rensselaer utilizó un electrodo acuoso en lugar de un electrodo orgánico típico en su diseño, lo que tiene varios beneficios para las baterías actuales que se utilizan ampliamente hoy en día en todo, desde teléfonos inteligentes hasta dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos, dijo Nikhil Koratkar, profesor de ingeniería mecánica, aeroespacial y nuclear en Rensselaer. "A diferencia de las baterías tradicionales, las baterías acuosas nunca pueden incendiarse", dijo a Design News. "Además, las baterías acuosas son mucho más baratas, ya que el agua es barata comparada con los disolventes orgánicos usados en los electrolitos de las baterías de hoy en día"
De hecho, como el agua es uno de los elementos básicos de la batería, es mucho más fácil deshacerse de los dispositivos una vez que ya no se utilizan, dijo Koratkar, también profesor de ciencia de los materiales en el instituto. "El agua puede ser descartada, mientras que los solventes orgánicos son a menudo tóxicos y requieren un cuidadoso reciclaje", nos dijo.
Las baterías acuosas también tienen ventajas en el proceso de fabricación, lo que las hace más deseables que los diseños actuales. Las baterías tradicionales deben ser ensambladas en una habitación seca, ya que el electrolito es sensible a la humedad, dijo Koratkar. "Sin embargo, si se utiliza agua como electrolito, entonces no es necesario que haya condiciones ambientales secas", nos dijo.
Superar los obstáculos
Los investigadores lograron un alto rendimiento en el diseño de su batería acuosa, algo que lograron superando las limitaciones previas de estos diseños, dijo Koratkar.
Las baterías acuosas históricamente han tenido dificultades para mantener el rendimiento debido a algo llamado "desgasificación", dijo Koratkar. Esto sucede si se aplica demasiado voltaje al agua que se electroliza; el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno, lo que resulta en el consumo del electrolito. Debido a esto, las baterías acuosas tradicionalmente han tenido una ventana de voltaje limitada.
Para resolver este problema, el equipo utilizó un tipo especial de electrolito acuoso conocido como electrolito de agua en sal, que es menos probable que se electrolice. También utilizaron materiales novedosos para el cátodo y el óxido de manganeso anódico-lítico para el primero, y el óxido de tungsteno niobio para el segundo, que es un óxido complejo que no se ha utilizado antes.
"Encontramos que la densidad de energía volumétrica de los electrodos de óxido de tungsteno de niobio es sobresaliente debido a su alta densidad y su denso empaquetamiento", dijo Koratkar. "Además, ofrece una capacidad de carga muy rápida debido a la difusión ultrarrápida del litio dentro de los canales (o túneles) de la estructura del óxido"
Almacenamiento de energía rápido y seguro
Esta combinación de capacidad de carga rápida y la capacidad de almacenar una gran cantidad de carga por unidad de volumen es poco frecuente en las baterías acuosas.
Los investigadores publicaron un artículo sobre su trabajo en la revista Energy Storage Materials.
El equipo prevé que el diseño de su batería sea adecuado para aplicaciones en las que se necesita almacenar energía en espacios compactos, como en teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles, almacenamiento en red en zonas urbanas, e "incluso en aplicaciones automovilísticas en las que la batería puede ocupar casi todo el tamaño del maletero", dijo Koratkar. "La capacidad de carga rápida también es muy importante en las aplicaciones modernas"
El equipo planea continuar su trabajo en la batería para mejorar su rendimiento gravimétrico sustituyendo algunos de los elementos más pesados como el niobio y el tungsteno por otros más ligeros, nos dijo Koratkar. Los investigadores también pretenden aumentar el voltaje de funcionamiento de la batería para mejorar aún más la densidad de energía y potencia. "Todas nuestras pruebas hasta la fecha son en células de monedas", dijo Koratkar. "En última instancia, queremos mostrar la prueba de concepto en factores de forma más grandes, como la bolsa y las células cilíndricas."