Teléfonos, coches eléctricos, estaciones espaciales: para el funcionamiento de todos estos dispositivos se necesitan dispositivos de alta calidad, potentes y
¿Cómo funcionará la batería del futuro?
Un equipo internacional de científicos dirigido porDarren Khan y con la participación de ingenieros de LG desarrollaron una batería de estado sólido de alto rendimiento con un ánodo de silicio puro. Se la llamó la batería del futuro porque sus propiedades superan a todas sus contrapartes.
Para crear tal batería, los autorescombinó dos enfoques para la producción de baterías para automóviles eléctricos, por lo que la batería tiene un electrolito de estado sólido y un ánodo de silicio. La batería resultante ha sido probada por un equipo internacional y se ha confirmado que es segura.
Además se puede utilizar no sólo en coches eléctricos, sino también en redes eléctricas.
Зачем ученые постоянно разрабатывают новые виды батарей? Чем плохи те, что мы используем сегодня?
La mayoría de las veces utilizamos baterías de iones de litio, quese puede encontrar en todas partes: en teléfonos, computadoras portátiles, cámaras. Estas baterías están lejos de ser ideales: pueden almacenar energía durante mucho tiempo y en grandes cantidades, pero se desgastan rápidamente, también exigen temperatura durante el uso y no pueden soportar vibraciones regulares y potentes. Esto último afecta al funcionamiento, por ejemplo, de los vehículos eléctricos.
El problema es que la estructura cristalinaLas baterías de iones de litio se cambian con cada ciclo de carga y descarga. Esto significa que la disposición de los átomos, que inicialmente proporcionó el rendimiento requerido, se vuelve diferente.
La corrosión también ocurre en la batería.Cada electrodo está conectado a un colector de corriente, generalmente un metal como el cobre para el ánodo y el aluminio para el cátodo. Si este elemento de conexión comienza a deteriorarse y colapsar, entonces la superficie del colector de corriente también se deformará. Por lo tanto, si el metal se corroe, no puede mover electrones de manera eficiente.
Otro problema con las baterías modernas es el material.del que están hechos. La mayoría utiliza cobalto: el 60% del suministro mundial de cobalto proviene del Congo, por lo que la dependencia del mercado es extremadamente alta y la producción global puede verse afectada debido a problemas de importación.
Si las baterías de iones de litio no funcionan bien, ¿las reemplazarán las últimas baterías de ánodo de silicio?
Sí, pero no es tan sencillo.Cualquier tecnología tiene sus inconvenientes. Hoy en día, las baterías de ánodo de silicio se utilizan, por ejemplo, en Tesla. Según Elon Musk, el silicio en las baterías de los coches eléctricos ayuda a aumentar el alcance en un 6%. Además, estas baterías tienen una capacidad específica relativamente más alta: es de aproximadamente 3600 mA * h / g.
Pero también hay problemas:por ejemplo, este tipo de ánodo es inestable y, por tanto, puede resultar peligroso durante el funcionamiento. Si entra en contacto con un electrolito líquido, el silicio no almacena bien la energía. En este caso, el motor eléctrico pierde potencia. Esta es la razón por la que hoy en día las baterías no están hechas enteramente de silicio. Si su porcentaje es pequeño, entonces el crecimiento de la productividad sigue siendo mínimo.
¿Qué otras baterías pueden aparecer en nuestros dispositivos en el futuro?
- Batería de litio y carbono
Los ingenieros de Mahle junto conEl fabricante de baterías Allotrope Energy ha creado una nueva arquitectura para baterías de litio-carbono basada en supercondensadores. La nueva batería está hecha de un ánodo de alta velocidad combinado con un cátodo. Ambas partes están separadas por un electrolito orgánico. Puede cargar supercondensadores rápidamente y almacenar energía a alta densidad. Los desarrolladores lograron cargar un ciclomotor eléctrico con él en 90 segundos.
- Batería de azufre de litio con azúcar
Los autores de otro trabajo científico crearon litio-azufrebatería y azúcar usado para hacerlo más estable. Algunas sustancias a base de azúcar pueden prevenir la degradación en sedimentos geológicos y también mantener fuertes enlaces entre sulfuros. Como resultado, la batería con azúcar demostró una capacidad de aproximadamente 700 mAh / gy funcionó durante 1000 ciclos.
- Batería de cloro de metales alcalinos
Investigadores de la Universidad de Stanforddesarrolló una batería de cloro de metal alcalino: se basa en la conversión química inversa de cloruro de sodio (Na / Cl2) o cloruro de litio (Li / Cl2) en cloro. La celda resultante mostró una capacidad de descarga bastante alta: 2 800 mA * h / g del cátodo. Pero después del primer ciclo de uso, la capacidad se ha reducido a la mitad. A pesar de esto, la batería funcionó bien.
Las baterías del futuro estarán hechas demateriales comunes y fácilmente reciclables, y también comenzarán a almacenar energía con alta densidad y serán casi no corrosivos. Hasta ahora, los ingenieros y físicos no han podido crear la fórmula perfecta para una batería, pero la necesidad de un almacenamiento de energía eficiente continúa creciendo, por lo que veremos muchas más soluciones inusuales en esta dirección.
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