La nueva batería de ión litio es más segura, resistente y más potente

Las baterías de iones de litio (LIB) son un gran avance tecnológico de las baterías de plomo y ácido que existen desde finales de la década de 1850. Gracias a su bajo peso, alta densidad de energía y menor pérdida de carga cuando no están en uso, los LIB se han convertido en la opción preferida para los productos electrónicos de consumo. Las células de iones de litio con cátodos de cobalto contienen el doble de energía que una batería a base de níquel y cuatro veces la de ácido de plomo. A pesar de ser una batería de consumo superior, los LIBs todavía tienen algunos inconvenientes. La tecnología de fabricación actual está alcanzando el límite de densidad de energía teórica para las LIBs y el sobrecalentamiento que conduce a la fuga térmica, es decir, la "ventilación con llama" es una preocupación importante.

La nueva batería está construida con moléculas en forma de calabaza llamadas cucurbit [6] uril (CB [6]) que están organizadas en una estructura similar a un panal. Las moléculas tienen un canal 1D increíblemente delgado, con un promedio de solo 7.5 Å [un solo ion litio es de 0.76 Å, o .76 x 10-10 m] que corre a través de ellas. La estructura física del CB poroso [6] permite que los iones de litio se difundan más libremente que en los LIBs convencionales y existen sin los separadores que se encuentran en otras baterías.

En las pruebas, los electrolitos sólidos porosos [6] de CB mostraron una impresionante conductividad del ion litio. Para comparar esto con los electrolitos de las baterías existentes, el equipo utilizó una medición del número de transferencia de litio (tLi +) que se registró a 0.7-0.8 en comparación con 0.2-0.5 de los electrolitos existentes. También sometieron las baterías a temperaturas extremas de hasta 373 K (99.85 ° C), muy por encima de la ventana de temperatura superior típica de 80 ° C para salir de los LIBs. En las pruebas, las baterías fueron sometidas a ciclos a temperaturas entre 298 K y 373 K (24.85 ° C y 99.85 ° C) durante cuatro días y después de cada ciclo, los resultados no mostraron pérdidas térmicas y casi ningún cambio en la conductividad.

Varios electrolitos líquidos convencionales pueden incorporarse en una estructura porosa de CB [6] y convertirse en electrolitos de litio sólidos más seguros. Además, el uso de electrolitos no se limita a usar solo en LIBs, sino que es posible una batería de litio de aire. Lo que hace que esta nueva técnica sea más emocionante es que es un nuevo método para preparar un electrolito de litio sólido que comienza como un líquido, pero no se necesita una modificación post-sintética o un tratamiento químico.

Batería de Li Ion