infotermilogopeque
8 de marzo de 2023 Por David Plaza 0

Un nuevo camino hacia coches eléctricos mejores y más baratos: electrodos de aluminio y silicio recubiertos de polímero



La ciencia no deja de innovar en materia de baterías.Berkeley Lab

Un grupo de científicos del Berkeley Lab ha encontrado un modo de mejorar el rendimiento y las prestaciones de las baterías de coches eléctricos sustituyendo el grafito por polímeros a base de silicio y aluminio recubiertos con polímeros.

Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley han desarrollado un nuevo recubrimiento de polímero conductor llamado HOS-PFM, que podría dar lugar a baterías de iones de litio más duraderas y potentes para vehículos eléctricos.

El revestimiento tiene la capacidad de conducir tanto electrones como iones simultáneamente, lo que garantiza la estabilidad de la batería y altas tasas de carga/descarga al mismo tiempo que mejora la vida útil de la batería.

Además, el recubrimiento HOS-PFM promete ser un adhesivo para baterías que podría extender la vida útil de una batería de iones de litio de un promedio de 10 años a unos 15 años.

Electrodos de aluminio y silicio recubiertos de HOS-PFM

En concreto, los investigadores del Área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab han demostrado las propiedades conductoras y adhesivas superiores del recubrimiento HFM, así como su rendimiento en una configuración de batería de iones de litio. Y para ello han recubierto electrodos de aluminio y silicio con HOS-PFM

El silicio y el aluminio son materiales prometedores para las baterías de iones de litio debido a su capacidad de almacenamiento de energía potencialmente alta y sus perfiles livianos. Sin embargo, estos materiales se desgastan rápidamente después de múltiples ciclos de carga/descarga.

Desde la izquierda: imágenes de microscopio electrónico de barrido de aluminio en un dispositivo de bicapa de cobre antes del ciclo de la batería (Figura A) y después (Figura B). La Figura C muestra un dispositivo de tres capas de cobre con recubrimiento HOS-PFM después del ciclo de la batería. (Imagen: Gao Liu/Berkeley Lab. Cortesía de Nature Energy).

Durante los experimentos en Advanced Light Source y Molecular Foundry, los investigadores demostraron que el recubrimiento HOS-PFM evita significativamente que los electrodos a base de aluminio y silicio se degraden durante el ciclo de la batería, al mismo tiempo que ofrece una alta capacidad de la batería durante 300 ciclos, una tasa de rendimiento que está a la par con los electrodos de última generación de hoy.

El recubrimiento HOS-PFM podría permitir el uso de electrodos que contengan hasta un 80 % de silicio, lo que podría aumentar la densidad de energía de las baterías de iones de litio en al menos un 30 %.

Tecnología con enorme potencial

Una de las principales ventajas del recubrimiento HOS-PFM es que podría hacer que los vehículos eléctricos sean más asequibles y fáciles de fabricar. El recubrimiento es más económico que el grafito, que es el material estándar para los electrodos en la actualidad.

Baterías más baratas podrían aumentar significativamente la disponibilidad de vehículos eléctricos básicos. Al respecto, Gao Liu, científico sénior en el Área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab, que dirigió el desarrollo del material, ha afirmado que «el avance abre un nuevo enfoque para desarrollar baterías para vehículos eléctricos que sean más asequibles y fáciles de fabricar».


Lea también:
Esta nueva batería de litio-aire con electrolito sólido llevará la autonomía a un nuevo nivel gracias a su almacenaje récord de electrones

Además, el recubrimiento HOS-PFM tiene el potencial de extender la vida útil de las baterías de iones de litio de un promedio de 10 años a alrededor de 15 años. Este es un aumento significativo en la vida útil de las baterías de iones de litio, lo que reduciría el coste total de los vehículos eléctricos.

Los investigadores han descrito recientemente sus hallazgos en la revista Nature Energy. Ahora, el objetivo es trabajar con empresas para ampliar la producción de HOS-PFM para su posterior fabricación en masa.

Si bien el revestimiento es muy prometedor para el futuro de los vehículos eléctricos, ya que podría dar lugar a baterías más asequibles y duraderas, la tecnología también podría aplicarse a otras áreas, como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles.

La ciencia no deja de innovar en materia de baterías.Berkeley LabUn grupo de científicos del Berkeley Lab ha encontrado un modo de mejorar el rendimiento y las prestaciones de las baterías de coches eléctricos sustituyendo el grafito por polímeros a base de silicio y aluminio recubiertos con polímeros.Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley han desarrollado un nuevo recubrimiento de polímero conductor llamado HOS-PFM, que podría dar lugar a baterías de iones de litio más duraderas y potentes para vehículos eléctricos.El revestimiento tiene la capacidad de conducir tanto electrones como iones simultáneamente, lo que garantiza la estabilidad de la batería y altas tasas de carga/descarga al mismo tiempo que mejora la vida útil de la batería.Además, el recubrimiento HOS-PFM promete ser un adhesivo para baterías que podría extender la vida útil de una batería de iones de litio de un promedio de 10 años a unos 15 años.Electrodos de aluminio y silicio recubiertos de HOS-PFMEn concreto, los investigadores del Área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab han demostrado las propiedades conductoras y adhesivas superiores del recubrimiento HFM, así como su rendimiento en una configuración de batería de iones de litio. Y para ello han recubierto electrodos de aluminio y silicio con HOS-PFM El silicio y el aluminio son materiales prometedores para las baterías de iones de litio debido a su capacidad de almacenamiento de energía potencialmente alta y sus perfiles livianos. Sin embargo, estos materiales se desgastan rápidamente después de múltiples ciclos de carga/descarga.Desde la izquierda: imágenes de microscopio electrónico de barrido de aluminio en un dispositivo de bicapa de cobre antes del ciclo de la batería (Figura A) y después (Figura B). La Figura C muestra un dispositivo de tres capas de cobre con recubrimiento HOS-PFM después del ciclo de la batería. (Imagen: Gao Liu/Berkeley Lab. Cortesía de Nature Energy).Durante los experimentos en Advanced Light Source y Molecular Foundry, los investigadores demostraron que el recubrimiento HOS-PFM evita significativamente que los electrodos a base de aluminio y silicio se degraden durante el ciclo de la batería, al mismo tiempo que ofrece una alta capacidad de la batería durante 300 ciclos, una tasa de rendimiento que está a la par con los electrodos de última generación de hoy.El recubrimiento HOS-PFM podría permitir el uso de electrodos que contengan hasta un 80 % de silicio, lo que podría aumentar la densidad de energía de las baterías de iones de litio en al menos un 30 %.Tecnología con enorme potencialUna de las principales ventajas del recubrimiento HOS-PFM es que podría hacer que los vehículos eléctricos sean más asequibles y fáciles de fabricar. El recubrimiento es más económico que el grafito, que es el material estándar para los electrodos en la actualidad.Baterías más baratas podrían aumentar significativamente la disponibilidad de vehículos eléctricos básicos. Al respecto, Gao Liu, científico sénior en el Área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab, que dirigió el desarrollo del material, ha afirmado que «el avance abre un nuevo enfoque para desarrollar baterías para vehículos eléctricos que sean más asequibles y fáciles de fabricar».

Lea también:
Esta nueva batería de litio-aire con electrolito sólido llevará la autonomía a un nuevo nivel gracias a su almacenaje récord de electrones

Además, el recubrimiento HOS-PFM tiene el potencial de extender la vida útil de las baterías de iones de litio de un promedio de 10 años a alrededor de 15 años. Este es un aumento significativo en la vida útil de las baterías de iones de litio, lo que reduciría el coste total de los vehículos eléctricos.Los investigadores han descrito recientemente sus hallazgos en la revista Nature Energy. Ahora, el objetivo es trabajar con empresas para ampliar la producción de HOS-PFM para su posterior fabricación en masa.Si bien el revestimiento es muy prometedor para el futuro de los vehículos eléctricos, ya que podría dar lugar a baterías más asequibles y duraderas, la tecnología también podría aplicarse a otras áreas, como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles. (FUENTE ORIGINAL a un solo click en) —-> Leer más (publicado gracias a) —-> Motor.es