agosto 10, 2021

Una nueva batería de litio-azufre de larga duración para vehículos eléctricos que usa una novedosa esponja para evitar fallos

Científicos japoneses han integrado una nueva esponja que permite a una batería de litio-azufre soportar con seguridad cientos de ciclos. #Sonora #Expresion-Sonora.com Tomado de http://ecoinventos.com/...

Las baterías de litio-azufre, con una densidad energética que permitiría a los teléfonos inteligentes funcionar durante cinco días o a los aviones eléctricos volar el doble de distancia, tienen un enorme potencial, pero sus inestabilidades inherentes son un obstáculo clave para su adopción generalizada. Científicos japoneses han propuesto una solución prometedora a este problema, integrando un novedoso material de esponja que permite a un prototipo de batería de litio-azufre soportar con seguridad cientos de ciclos.

En comparación con las baterías de iones de litio que alimentan gran parte de la sociedad moderna, las de litio-azufre son más ligeras y ofrecen hasta cinco veces más densidad energética, lo que las hace especialmente adecuadas para su uso en vehículos eléctricos.

La densidad de energía es una cuestión clave para este tipo de aplicaciones, en las que la autonomía de los coches eléctricos, los camiones y, sobre todo, los aviones, está limitada por la cantidad de energía que pueden contener sus pesadísimos paquetes de baterías.

Las baterías de litio-azufre pueden almacenar más energía que las baterías de iones de litio que ya se comercializan. Para ponerlo en cifras, un vehículo eléctrico que funciona con baterías de iones de litio puede recorrer una media de 300 km antes de tener que cargarse. Con la mejora del almacenamiento de energía que proporcionan las baterías de litio-azufre, debería ser posible ampliar esta cifra a 500 km.

Dr. Hui Zhang.

Aunque su potencial es evidente, los científicos que trabajan en la nueva generación de baterías de litio-azufre han tenido que lidiar con problemas relacionados con su estabilidad, que pueden hacer que los componentes clave se deterioren rápidamente y el dispositivo falle enseguida.

Esta nueva investigación, llevada a cabo por científicos especializados en materiales de la Universidad de Postgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa, tiene como objetivo la formación de polisulfuros que reducen considerablemente la vida útil de la batería.

En el interior de la batería, una reacción química entre el litio y el azufre crea primero polisulfuro de litio, que luego tiende a disolverse rápidamente en los problemáticos polisulfuros. En una batería de litio-azufre perfecta, el polisulfuro de litio debe convertirse en sulfuro de litio o persulfuro de litio lo más rápidamente posible, y el equipo cree haber desarrollado justo lo necesario para acelerar el proceso.

Los científicos crearon una esponja porosa a nanoescala a partir de nanotubos de carbono y la recubrieron con nitruro de titanio y dióxido de titanio, que ofrecen algunas propiedades útiles. El nitruro de titanio sirve para acelerar la conversión del polisulfuro de litio en el producto final, mientras que el dióxido de titanio absorbe cualquier polisulfuro no deseado que se cree en el proceso.

Usando estos dos materiales, desarrollamos un híbrido de bajo coste y fácil de aplicar. Comprobamos que tenía una excelente capacidad para mejorar el rendimiento de la batería.

Dr. Luis Ono.

La batería resultante mostró un rendimiento mejorado en comparación con las versiones sin el material híbrido de esponja, con un tiempo de carga más corto, un mayor tiempo entre cargas gracias a la alta capacidad específica y, lo que es más importante, una mayor vida útil general con capacidad para soportar 200 ciclos sin pérdidas de eficiencia.

Seguiremos optimizando los materiales para mejorar el rendimiento. Hay muchas mentes brillantes trabajando en las baterías de litio-azufre y es una tecnología realmente prometedora y emocionante.

Yabing Qi

Más información: www.nature.com

Vía www.oist.jp

#Sonora #Expresion-Sonora.com Tomado de http://ecoinventos.com/

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