Los científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología «MISIS» (NUST MISIS) como parte de un equipo internacional de investigadores lograron aumentar la capacidad y extender la vida útil de las baterías de iones de litio.
Según los investigadores, han sintetizado un nuevo nanomaterial que puede reemplazar el grafito de baja eficiencia que se usa en las baterías de iones de litio en la actualidad. Los resultados de la investigación se publican en el Journal of Alloys and Compounds.
Las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente para electrodomésticos, desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos. El ciclo de carga-descarga en tales baterías es proporcionado por el movimiento de iones de litio entre dos electrodos, desde un ánodo cargado negativamente a un cátodo cargado positivamente.
El ámbito de aplicación de las baterías de iones de litio se amplía constantemente, pero al mismo tiempo, según los científicos, su capacidad sigue estando limitada por las propiedades del grafito, el principal material del ánodo. Los científicos de NUST MISIS lograron obtener un nuevo material para ánodos que puede proporcionar un aumento significativo en la capacidad y extender la vida útil de la batería.
“Las microesferas porosas nanoestructuradas con la composición Cu0.4Zn0.6Fe2O4 [Cobre, Zinc y Hierro], que hemos extraído, utilizadas como material anódico proporcionan tres veces más capacidad que las baterías del mercado actual. Además, permite multiplicar por cinco el número de ciclos de carga-descarga en comparación con otras alternativas prometedoras al grafito. Esta mejora se logra gracias a un efecto sinérgico con una combinación de una nanoestructura especial y la composición de los elementos usados ”, dijo Evgeny Kolesnikov, asistente del Departamento de Nanosistemas Funcionales y Materiales de Alta Temperatura, NUST MISIS.
La síntesis del material final ocurre a través de un proceso de un solo paso sin etapas intermedias debido al uso del método de pirólisis por aspersión. Como explicaron los científicos, una solución acuosa con iones de metales especiales se convierte en niebla con la ayuda de ultrasonidos, y luego el agua se evapora a temperaturas de hasta 1200 ° C con descomposición de las sales metálicas originales. Como resultado, se extraen esferas de micrones o submicrones con la porosidad requerida para operar en un sistema de iones de litio.
Los estudios electroquímicos del material sintetizado por especialistas de NUST MISIS fueron realizados por científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl (República de Corea), la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (Noruega) y el Instituto SRM de Ciencia y Tecnología. (India).
El equipo de investigación tiene la intención de continuar investigando para obtener composiciones nuevas e incluso más eficientes de electrodos de batería.