![\"\"](\"https:\/\/battery9999.com\/wp-content\/uploads\/2022\/06\/2022-06-21_141222-300x187.jpg\")
<\/p>\n18 JUNIO 2022<\/p>\n
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Un aglutinante a\u00f1adido a un \u00e1nodo de silicio en una bater\u00eda de litio logra eliminar los problemas de estabilidad de este material cuando se emplea para sustituir al grafito, con lo que se lograr\u00eda optimizar el uso de las bater\u00edas de litio en los veh\u00edculos el\u00e9ctricos.<\/p>\n
Un\u00a0equipo de investigadores japoneses<\/strong>\u00a0ha mejorado el dise\u00f1o de los\u00a0\u00e1nodos de silicio<\/a>\u00a0que reemplazan a los de grafito en las\u00a0bater\u00edas de iones de litio<\/a>\u00a0para mejorar su vida \u00fatil. Con la\u00a0incorporaci\u00f3n al \u00e1nodo<\/strong>\u00a0de silicio<\/strong>\u00a0de un\u00a0aglutinante polim\u00e9rico<\/strong>\u00a0compuesto por un pol\u00edmero espec\u00edfico se\u00a0mejora significativamente su estabilidad estructural<\/strong>. As\u00ed se logra que las bater\u00edas fabricados con un \u00e1nodo de este material duren m\u00e1s y, por lo tanto, sean viables para satisfacer las necesidades energ\u00e9ticas de los\u00a0veh\u00edculos el\u00e9ctricos y otros dispositivos.<\/strong><\/p>\n Las bater\u00edas de iones de litio son las m\u00e1s empleadas actualmente tanto en dispositivos port\u00e1tiles como en aplicaciones de alta densidad energ\u00e9tica, como los veh\u00edculos el\u00e9ctricos. Sus propiedades son las que mejor integran los criterios m\u00ednimos necesarios para ser viables t\u00e9cnica y econ\u00f3micamente. Cumplen con los requisitos de seguridad, ofrecen\u00a0la m\u00e1xima densidad de energ\u00eda\u00a0<\/strong>que est\u00e1 limitada por el peso y el volumen final de la bater\u00eda y su\u00a0ciclo de vida<\/strong>\u00a0es elevado. Por \u00faltimo ofrecen unos\u00a0altos porcentajes de reutilizaci\u00f3n y reciclaje<\/strong>, todo ello, al\u00a0m\u00ednimo coste posible<\/strong>.<\/p>\n Sin embargo,\u00a0sus limitaciones se han hecho evidentes<\/strong>, especialmente con su uso en veh\u00edculos el\u00e9ctricos, que requieren mayor durabilidad, densidad de energ\u00eda y longevidad. Por eso, muchos equipos de investigaci\u00f3n han estado buscando materiales alternativos para usar en estas bater\u00edas. Uno de ellos es el silicio que reemplazar\u00eda al grafito que forma la estructura del \u00e1nodo.\u00a0El\u00a0silicio\u00a0<\/a>es un material muy abundante y por lo tanto mucho m\u00e1s econ\u00f3mico y tiene una capacidad de descarga te\u00f3rica superior a la del grafito.<\/p>\n El silicio tiene el potencial de\u00a0aumentar significativamente la densidad de energ\u00eda de las\u00a0bater\u00edas<\/strong>. Su capacidad es un orden de magnitud mayor que la del grafito que es el que se emplea actualmente para crear la estructura del \u00e1nodo. A nivel de celda,\u00a0la densidad de energ\u00eda podr\u00eda casi duplicarse<\/strong>, brindando unos beneficios obvios en la autonom\u00eda de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos.<\/p>\n Sin embargo, los \u00e1nodos de silicio tambi\u00e9n generan algunos inconvenientes. El problema que surge cuando el silicio se emplea como material del \u00e1nodo es su\u00a0alta degradaci\u00f3n<\/strong>, lo que se traduce en una escasa vida \u00fatil para la bater\u00eda. Espec\u00edficamente, la carga y descarga repetida hace que las part\u00edculas de silicio se expandan y se rompan, lo que forma una interfaz s\u00f3lido y gruesa (SEI) entre el electrolito y el \u00e1nodo.\u00a0Este SEI limita el movimiento de los iones de litio entre los electrodos, lo que a su vez limita el rendimiento de la bater\u00eda y la capacidad de carga y descarga con el tiempo.<\/p>\n Los cambios de volumen que sufre el \u00e1nodo durante los ciclos de carga y descarga conducen al consumo del electrolito y del litio y provocan tensiones mec\u00e1nicas que finalmente se traducen en la p\u00e9rdida de conductividad el\u00e9ctrica e i\u00f3nica.\u00a0Incorporar porosidad, aditivos electrol\u00edticos y redes conductoras y aglutinantes son solo algunas de las soluciones que se est\u00e1n desarrollando.<\/p>\n Los\u00a0investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnolog\u00eda de Jap\u00f3n (JAIST<\/strong>) han demostrado que al agregar un aglutinante compuesto de pol\u00edmero espec\u00edfico al \u00e1nodo de silicio de una bater\u00eda de iones de litio puede mejorar significativamente su estabilidad estructural.\u00a0Esto hace que los dispositivos fabricados con un \u00e1nodo de este material\u00a0duren m\u00e1s<\/strong>\u00a0y, por lo tanto, sean viables para satisfacer las necesidades energ\u00e9ticas de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos.<\/p>\n Para mejorar el rendimiento de los \u00e1nodos de silicio, el equipo de JAIST, dirigido por el\u00a0profesor Noriyoshi Matsumi,\u00a0desarroll\u00f3 una t\u00e9cnica para\u00a0mejorar la estabilidad de las part\u00edculas de silicio\u00a0<\/strong>en un \u00e1nodo utilizando un\u00a0aglutinante compuesto de pol\u00edmero<\/strong>. El resultado es la creaci\u00f3n de una capa delgada de SEI, que evita que el \u00e1nodo y el electrolito reaccionen espont\u00e1neamente entre s\u00ed, pero no inhibe el flujo de iones de litio.<\/p>\n T\u00e9cnicamente, los investigadores utilizaron poli(bisiminoacenaftenequinona) (P-BIAN) y un pol\u00edmero poli(\u00e1cido acr\u00edlico) (PAA) que contiene carboxilato en el aglutinante compuesto, unidos entre s\u00ed mediante enlaces de hidr\u00f3geno. El dise\u00f1o, que comprende pol\u00edmeros conductores (CP) de tipo n y pol\u00edmeros donantes de protones con redes unidas por hidr\u00f3geno, representa “un futuro prometedor en materiales de electrodos de alta capacidad”, dijo Matsumi en el comunicado de prensa.<\/p>\n De hecho, la estructura de pol\u00edmero compuesto\u00a0mantiene unidas las part\u00edculas de silicio<\/strong>\u00a0y evita que se rompan, mientras que los enlaces de hidr\u00f3geno permiten que la estructura se repare por s\u00ed misma.\u00a0Esto significa que los pol\u00edmeros pueden volver a unirse si se rompen o se degradan. El aglutinante tambi\u00e9n mejor\u00f3 la conductividad del \u00e1nodo o al limitar la descomposici\u00f3n del electrolito.<\/p>\n Para probar el aglutinante, el equipo fabric\u00f3 una media celda an\u00f3dica compuesta de nanopart\u00edculas de silicio con grafito (Si\/C), el aglutinante (P-BIAN\/PAA) y un aditivo conductor de negro de acetileno (AB).\u00a0A continuaci\u00f3n, sometieron el \u00e1nodo a varios ciclos repetidos de carga y descarga.<\/p>\n Durante este proceso, el aglutinante estabiliz\u00f3 el \u00e1nodo de silicio y mantuvo una capacidad de descarga espec\u00edfica de\u00a02.100 mAh\/g\u00a0durante m\u00e1s de 600 ciclos<\/strong>. As\u00ed lo explican los investigadores en el\u00a0art\u00edculo publicado en la revista\u00a0ACS\u00a0Applied Energy Materials<\/em><\/a>.\u00a0<\/em>A modo de comparaci\u00f3n, la capacidad del \u00e1nodo de carbono y silicio desnudo, sin aglutinante, se redujo a 600 mAh\/g\u00a0en apenas 90 ciclos.<\/p>\n![\"andodo](\"\/media\/hibridos\/images\/2022\/06\/09\/2022060911562191039.jpg\")
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