Investigadores de Stanford devuelven a la vida el litio “muerto”

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Uno de los problemas clave con las baterías de iones de litio es que, con el tiempo, pierden parte de su vida útil. Por eso reciclarlos es tan importante. Pero, ¿y si hubiera una manera de devolverlos a la vida? Y con esto, me refiero a dejarlos como nuevos sin reciclarlos. ¿Qué pasaría si no solo pudiera devolverles la vida, sino también extender la vida útil de la batería hasta en un 30%?

Los investigadores de la Universidad de Stanford junto con el Laboratorio Acelerador Nacional SLAC del Departamento de Energía pueden haber hecho precisamente eso. No, este no es el comienzo de un tipo de historia de apocalipsis de terror zombi, pero es un avance potencialmente revolucionario.

Congreso de coches ecológicos informa que los investigadores podrían haber encontrado una manera de devolver la vida a las baterías de litio recargables con un mayor impulso al rango de duración de la batería tanto para vehículos eléctricos como para dispositivos electrónicos de próxima generación. El estudio sobre el trabajo ha sido publicado en Naturaleza.

A medida que las baterías de litio realizan un ciclo, recogen estos pequeños bolsillos o islas de litio inactivo que se cortan de los electrodos. Esto reduce la capacidad de la batería para almacenar carga. Piense en esto como litio muerto. El equipo de investigación descubrió que podían hacer que el litio muerto prácticamente avanzara como un gusano hacia uno de los electrodos hasta que se reconectara. Es como crear un zombi, pero sin toda la sangre y la sangre, pero con el beneficio adicional de revertir parcialmente un proceso no deseado.

Cuando una isla de metal de litio muerto viaja al ánodo de una batería y se vuelve a conectar, vuelve a la vida y agrega electrones al flujo de corriente de la batería e iones de litio para almacenar carga. Los investigadores pudieron hacer que la isla se moviera agregando metal de litio en un extremo y disolviéndolo en el otro extremo, esencialmente impulsando el crecimiento de la isla en la dirección del ánodo al agregar un paso de descarga corto de alta corriente justo después de que se carga la batería. . Descubrieron que agregar este paso adicional ralentizaba la degradación de su batería de prueba al tiempo que aumentaba su vida útil en casi un 30%.

El estudio fue inspirado por el profesor Yi Cui en Stanford y SLAC. Cui también es investigadora del Instituto de Stanford para la Investigación de Materiales y Energía (SIMES). Cui especuló que aplicar un voltaje al cátodo y al ánodo de una batería podría crear una isla aislada de litio que se mueva físicamente entre los electrodos. Este proceso ahora ha sido confirmado por su equipo.

El equipo creó una celda óptica con un cátodo de óxido de litio-níquel-manganeso-cobalto, un ánodo de litio y una isla de litio aislada en el medio. El dispositivo de prueba les permitió rastrear en tiempo real lo que sucede dentro de una batería cuando está en uso. Descubrieron que el litio aislado no estaba realmente muerto y que respondía a las operaciones de la batería. Cuando se carga la celda, la isla se mueve lentamente hacia el cátodo. Al descargar, se arrastró en la dirección opuesta. Cui lo describió como un gusano lento que avanza lentamente en nanómetros.

“Es como un gusano muy lento que mueve su cabeza hacia adelante y jala su cola hacia adentro para moverse nanómetro por nanómetro. En este caso, se transporta disolviéndose en un extremo y depositando material en el otro extremo. Si podemos mantener el gusano de litio en movimiento, eventualmente tocará el ánodo y restablecerá la conexión eléctrica “.

El equipo validó los resultados con otras baterías de prueba y también con simulaciones por computadora. Lo que muestran es cómo se puede recuperar el litio aislado en una batería real modificando el protocolo de carga. Fang Liu, becario postdoctoral en Stanford y autor principal, dijo:

“Descubrimos que podemos mover el litio desprendido hacia el ánodo durante la descarga, y estos movimientos son más rápidos bajo corrientes más altas. Así que agregamos un paso de descarga rápido y de alta corriente justo después de que se carga la batería, lo que movió el litio aislado lo suficiente como para reconectarlo con el ánodo. Esto reactiva el litio para que pueda participar en la vida útil de la batería. Nuestros hallazgos también tienen amplias implicaciones para el diseño y desarrollo de baterías de metal de litio más robustas ”.

Con suerte, veremos más sobre esta investigación y cómo se puede aplicar a todos nuestros dispositivos y vehículos que funcionan con baterías en los próximos años.

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