Nanotubos de carbono pueden dar al mundo mejores baterías

Científicos de Rice University cuentan con películas de nanotubos de carbono para hacer que las baterías de metal de litio de alta potencia y carga rápida sean un reemplazo lógico para las baterías comunes de iones de litio.

El laboratorio del químico James Tour mostró que las películas finas de nanotubos detienen con eficacia las dendritas que crecen naturalmente a partir de ánodos de litio de metal desprotegidos en las baterías.

Con el tiempo, estas dendritas similares a tentáculos pueden perforar el núcleo electrolítico de la batería y llegar al cátodo, lo que hace que la batería falle.

Ese problema ha frenado el uso del metal de litio en aplicaciones comerciales y ha alentado a los investigadores de todo el mundo a resolverlo.

El metal litio se carga mucho más rápido y contiene aproximadamente 10 veces más energía por volumen que los electrodos de iones de litio que se encuentran en casi todos los dispositivos electrónicos, incluidos los teléfonos celulares y los automóviles eléctricos.

“Una de las maneras de reducir la velocidad de las dendritas en las baterías de iones de litio es limitar la velocidad con la que se cargan”, dijo Tour.

“A la gente no le gusta eso. Quieren poder cargar sus baterías rápidamente”.

La respuesta es simple, barata y altamente efectiva para detener el crecimiento de dendritas, dijo Tour.

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“Solo se cubre una lámina de metal de litio con una película de nanotubos de carbono de paredes múltiples.

El litio impregna la película de nanotubos, que cambia de negro a rojo, y la película a su vez difunde los iones de litio”.

“El contacto físico con el metal de litio reduce la película de nanotubos, pero la equilibra al agregar iones de litio”, dijo el investigador postdoctoral Rodrigo Salvatierra, coautor del artículo con la estudiante graduada Gladys López-Silva.

“Los iones se distribuyen a lo largo de la película de nanotubos”.

Cuando la batería está en uso, la película descarga iones almacenados y el ánodo de litio subyacente la rellena, manteniendo la capacidad de la película para detener el crecimiento de dendritas.

La película de nanotubos entrelazados apagó efectivamente las dendritas durante 580 ciclos de carga/descarga de una batería de prueba con un cátodo de carbono sulfurizado que el laboratorio desarrolló en experimentos anteriores.

Los investigadores informaron que las células de metal de litio completas conservaban el 99.8 por ciento de su eficiencia coulombina, la medida de qué tan bien se mueven los electrones dentro de un sistema electroquímico.

Fuente: Phys.org