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Una “jaula de carbono” para aumentar la vida útil de las baterías.

julio 27, 2021

Uno de los problemas de pilas El ion litio se refiere a la expansión y contracción del ánodo durante las fases de carga y descarga. Estas fluctuaciones de volumen, de hecho, socavan la vida útil y el rendimiento de los acumuladores.

En Corea del Sur, algunos investigadores han encontrado una forma relativamente sencilla y muy eficaz de contrarrestar este fenómeno. Aparentemente, “solo” recubre el ánodo con nanohojas de carbono 3D. ¿Pero cómo?

Un ánodo “inflable”

El equipo de la Universidad Marítima y Oceánica de Jun Kang, junto con científicos de la Universidad Nacional de Pusan, diseñaron un ánodo de alto rendimiento hecho de material seleniuro de manganeso (MnSe) conocido por su alta conductividad eléctrica.

“El seleniuro de manganeso – explicó el Dr. Kang – a menudo se toma en consideración para la realización del ánodo de un batería porque tiene un excelente rendimiento. Pero también tiene grandes cambios de volumen durante los ciclos de carga y descarga. Puede expandirse hasta en un 160%, con serios problemas no solo en términos de densidad energética, que disminuye drásticamente, sino también en términos de seguridad ”.

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La jaula de carbono

Para evitar que el ánodo se expandiera de manera tan considerable, los investigadores coreanos hicieron nanohojas de carbono tridimensionales de estructura porosa (3DCNM) y construyeron una especie de envoltura (o andamio) alrededor del ánodo. Esta particular conformación de la jaula de carbono (un material de uso frecuente en el campo de las baterías por sus características) permite que el ánodo tenga una excelente superficie de contacto con el electrolito, para tener un alto rendimiento, y al mismo tiempo contiene el ‘ aumento de volumen del propio ánodo, en beneficio de la seguridad

Los investigadores estudiaron diferentes soluciones para la jaula de carbono y encontraron que usando una estructura particular “MnSe ⊂ 3DCNM-1.92” lograron los mejores resultados.

“Utilizando este tipo de andamios – dijo el Dr. Kang – hemos desarrollado un ánodo que mejora el rendimiento de la batería y le permite trabajar en densidades energéticas importante. A partir de aquí será posible desarrollar otros seleniuros de metales de transición con áreas superficiales elevadas y nanoestructuras estables para su uso en diferentes tipos de baterías ”.