Un nuevo estudio encuentra formas de suprimir el litio

Universidad Queen Mary de Londres

Imagen: La distribución de la concentración de litio se indica mediante colores durante el proceso de carga de un electrodo negativo de grafito.ver más

Crédito: Xuekun Lu et al/Nature Communications

Un nuevo estudio dirigido por el Dr. Xuekun Lu de la Universidad Queen Mary de Londres, en colaboración con un equipo internacional de investigadores del Reino Unido y EE. UU., ha encontrado una forma de evitar el revestimiento de litio en las baterías de los vehículos eléctricos, lo que podría conducir a tiempos de carga más rápidos. El artículo fue publicado en la revista Nature Communications.

El revestimiento de litio es un fenómeno que puede ocurrir en las baterías de iones de litio durante la carga rápida. Ocurre cuando los iones de litio se acumulan en la superficie del electrodo negativo de la batería en lugar de intercalarse en él, formando una capa de litio metálico que continúa creciendo. Esto puede dañar la batería, acortar su vida útil y provocar cortocircuitos que pueden provocar incendios y explosiones.

El Dr. Xuekun Lu explica que el revestimiento de litio se puede mitigar significativamente optimizando la microestructura del electrodo negativo de grafito. El electrodo negativo de grafito está formado por pequeñas partículas distribuidas aleatoriamente, y ajustar la morfología de las partículas y los electrodos para lograr una actividad de reacción homogénea y una saturación de litio local reducida es la clave para suprimir el revestimiento de litio y mejorar el rendimiento de la batería.

"Nuestra investigación ha revelado que los mecanismos de litiación de las partículas de grafito varían en distintas condiciones, dependiendo de la morfología, el tamaño, la forma y la orientación de su superficie. Esto afecta en gran medida a la distribución del litio y la propensión al recubrimiento de litio", dijo el Dr. Lu. “Con la ayuda de un modelo de batería 3D pionero, podemos capturar cuándo y dónde se inicia el recubrimiento de litio y qué tan rápido crece. Se trata de un avance significativo que podría tener un impacto importante en el futuro de los vehículos eléctricos”.

El estudio proporciona nuevos conocimientos sobre el desarrollo de protocolos avanzados de carga rápida al mejorar la comprensión de los procesos físicos de redistribución del litio dentro de las partículas de grafito durante la carga rápida. Este conocimiento podría conducir a un proceso de carga eficiente y al mismo tiempo minimizar el riesgo del revestimiento de litio.

Además de tiempos de carga más rápidos, el estudio también encontró que refinar la microestructura del electrodo de grafito puede mejorar la densidad de energía de la batería. Esto significa que los coches eléctricos podrían viajar más lejos con una sola carga.

Estos hallazgos suponen un gran avance en el desarrollo de baterías para vehículos eléctricos. Podrían dar lugar a coches eléctricos más rápidos de carga, más duraderos y más seguros, lo que los convertiría en una opción más atractiva para los consumidores.

Comunicaciones de la naturaleza

10.1038/s41467-023-40574-6

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