Se pueden formar estructuras huecas espontáneamente en el cristal del ánodo de aleación para mejorar la estabilidad de la batería.
¿Noticias de Gasgoo Automotive? Para las baterías que utilizan materiales tradicionales, la forma en que los iones de litio se difunden dentro y fuera del cátodo de aleación ha sido durante mucho tiempo un factor limitante en la cantidad de energía que puede transportar la batería. Una corriente iónica excesiva hará que el material del electrodo positivo se expanda y contraiga durante los ciclos de carga y descarga, lo que provocará una disminución de las propiedades mecánicas y un acortamiento de la vida útil de la batería. Para resolver este problema, los investigadores han desarrollado un material de ánodo de nanopartículas huecas de "cáscara de yema" que puede adaptarse a los cambios de volumen causados por el flujo de iones, pero el proceso de fabricación de este material es muy complejo y costoso.
Según informes de medios extranjeros, investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia? Tech), así como del Instituto Federal de Tecnología de Zurich (ETH? Zurich) y del Laboratorio Nacional Oak Ridge (Oak? Ridge? National? Laboratory) descubrió que los nanocristales de antimonio lo suficientemente pequeños pueden formar espontáneamente espacios uniformes a medida que el litio migra, y pueden llenarse y vaciarse de forma reversible durante el ciclo, permitiendo que fluyan más iones sin dañar el cátodo.
¿El investigador Mateo? McDowell dijo: "Los nanomateriales huecos se han estudiado durante algún tiempo. Estos materiales pueden mejorar la vida útil y la estabilidad de las baterías de alta densidad de energía y se consideran una opción prometedora. La pregunta actual es cómo producirlos directamente a gran escala. y comercializar estos materiales nanoestructurados huecos es desafiante y costoso. Nuestro descubrimiento podría proporcionar un proceso más simple y sencillo y mejorar las propiedades del material hasta un nivel cercano al de las estructuras huecas especialmente diseñadas".
Los investigadores utilizaron electrones de alta resolución. microscopía para observar directamente las reacciones de la batería a nanoescala. El equipo también utilizó el modelo para desarrollar un marco teórico para explorar por qué las nanopartículas forman espacios espontáneamente sin encogerse durante la migración del litio en las baterías.
La capacidad de formar partículas huecas rellenas de forma reversible durante el ciclo de la batería se produce sólo en nanocristales recubiertos de óxido de antimonio de menos de 30 nm de diámetro. El equipo descubrió que este comportamiento se debe a una capa de óxido natural elástica. Cuando los iones de litio fluyen hacia el electrodo negativo, la capa de óxido inicialmente se expande pero no se contrae mecánicamente porque se forman agujeros durante el proceso de desionización del antimonio, que se llama delitiación. Este hallazgo es bastante sorprendente porque investigaciones anteriores sobre materiales relacionados se centraron en partículas más grandes. Estas partículas se expandirán y contraerán en lugar de formar estructuras huecas.
Debido a que el antimonio es relativamente caro, aún no se ha aplicado a los electrodos de baterías comerciales. Sin embargo, McDowell cree que algunos materiales económicos, como el estaño, también pueden vaciarse espontáneamente. A continuación, los investigadores probarán otros materiales y explorarán caminos hacia la comercialización. Mateo? "Probar si otros materiales tienen mecanismos de vaciado similares ayudará a ampliar la gama de materiales que se pueden usar en baterías", dijo McDowell. "Las pequeñas celdas de prueba que hicimos tienen buenas propiedades de carga y descarga, por lo que planeamos usarlas en baterías más grandes. . "Evaluación adicional de materiales relacionados. ”
Aunque el costo es alto, los nanocristales de antimonio autohuecos (¿autohuecos? ¿Nanocristales? ¿antimonio?) también se pueden aplicar a baterías de iones de sodio y de potasio. Estos dos nuevos sistemas de baterías requieren más investigación.
Este artículo es de Autohome, el autor de Autohome, y no representa la posición de Autohome.