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Lean Electrolyte Design es un cambio de juego para baterías de magnesio Electrolito sin cloro y cátodo orgánico Aumento de densidad de energía, estabilidad
Jan 10, 2019

Fecha: 21 de diciembre de 2018.

Resumen:

Los investigadores han descubierto una nueva versión prometedora de baterías de magnesio de alta energía, con aplicaciones potenciales que van desde vehículos eléctricos hasta almacenamiento de baterías para sistemas de energía renovable.

 

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HISTORIA COMPLETA

Investigadores de la Universidad de Houston y el Toyota Research Institute of America han descubierto una nueva versión prometedora de baterías de magnesio de alta energía, con posibles aplicaciones que van desde vehículos eléctricos hasta almacenamiento de baterías para sistemas de energía renovable.

 

La batería, informada el 21 de diciembre en Joule, es la primera en operar con electrolitos limitados mientras usa un electrodo orgánico, un cambio que, según los investigadores, permite almacenar y descargar mucha más energía que las baterías de magnesio anteriores. Utilizaron un electrolito sin cloruro, otro cambio del electrolito tradicional usado por las baterías de magnesio, que permitió el descubrimiento.

 

Yan Yao, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en UH, dijo que los investigadores pudieron confirmar que el cloruro en el electrolito de uso común contribuye a un rendimiento lento. "El problema que estábamos tratando de resolver es el impacto del cloruro", dijo. "Se usa universalmente".

 

Yao, quien también es un investigador principal del Centro de Superconductividad de Texas en UH, y su equipo utilizaron el electrolito sin cloruro para probar los cátodos de polímeros de quinona orgánicos con un ánodo de metal y magnesio, informando que entregaron hasta 243 vatios hora por kilogramo. con una potencia medida hasta 3,4 kilovatios por kilogramo. La batería se mantuvo estable a través de 2.500 ciclos.

 

Los científicos han pasado décadas buscando una batería de magnesio de alta energía, con la esperanza de aprovechar las ventajas naturales que tiene el magnesio sobre el litio, el elemento utilizado en las baterías de iones de litio estándar. El magnesio es mucho más común y, por lo tanto, menos costoso, y no es propenso a fallas en su estructura interna, conocidas como dendritas, que pueden hacer que las baterías de litio exploten y se incendien.

 

Pero las baterías de magnesio no serán competitivas comercialmente hasta que puedan almacenar y descargar grandes cantidades de energía. Yao dijo que los materiales anteriores de cátodos y electrolitos han sido un obstáculo.

 

El cátodo es el electrodo desde el cual fluye la corriente en una batería, mientras que los electrolitos son el medio a través del cual fluye la carga iónica entre el cátodo y el ánodo.

 

Otros investigadores del proyecto incluyen a los primeros autores Hui Dong, un estudiante de doctorado en UH, y Yanliang Leonard Liang, profesor asistente de investigación en UH; Oscar Tutusaus y Rana Mohtadi, ambos con el Toyota Research Institute of North America; y los estudiantes de doctorado de UH Ye Zhang y Fang Hao.

 

"A través de (la) combinación óptima de cátodos de polímero de carbonilo orgánico y electrolitos que permiten el almacenamiento de Mg, podemos demostrar una alta energía específica, potencia y estabilidad de ciclos que rara vez se ven en las baterías de Mg", escribieron.

 

Liang señaló que, hasta ahora, el mejor cátodo para las baterías de magnesio ha sido el sulfuro de molibdeno en fase de Chevrel, desarrollado hace casi 20 años. No tiene la potencia ni la capacidad de almacenamiento de energía para competir con las baterías de litio, dijo.

 

Pero los informes recientes sugieren que los materiales orgánicos de cátodo pueden proporcionar una gran capacidad de almacenamiento a temperatura ambiente. "Teníamos curiosidad por eso", dijo Liang.

 

Dong dijo que los dos cátodos de polímero orgánico probados proporcionaron un voltaje más alto que el de la fase de Chevrel.

 

Yao dijo que la investigación futura se centrará en mejorar aún más la capacidad específica y el voltaje de las baterías para competir contra las baterías de litio.

 

"El magnesio es mucho más abundante y es más seguro", dijo. "La gente espera que una batería de magnesio pueda resolver los riesgos de las baterías de litio".

 

Yao recibió el Premio a la Excelencia en Investigación de la Universidad de Houston y fue nombrado Investigador Altamente Citado seleccionado por Clarivate Analytics basado en "rendimiento de investigación excepcional que se ubica en el 1% más alto por citas en Web of Science" en 2018.

 

Fuente de la historia:

 

Materiales proporcionados por la Universidad de Houston. Original escrito por Jeannie Kever. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y duración.


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