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Enciclopedia Universo

El avance de la batería orgánica hace que las baterías de iones de litio sean más ecológicas

Thomas Baumgartner, York University

Thomas Baumgartner, Universidad de York

Los investigadores de la Universidad de York han descubierto una forma de hacer que las baterías de litio sean más respetuosas con el medio ambiente al tiempo que conservan el rendimiento, la estabilidad y la capacidad de almacenamiento. Su último avance es la creación de una nueva molécula orgánica a base de carbono que puede reemplazar el cobalto que ahora se usa en cátodos o electrodos positivos en baterías de iones de litio. El nuevo material aborda las deficiencias del material inorgánico mientras mantiene el rendimiento. Crédito: Paola Scattolon

Los investigadores de la Universidad de York han descubierto una forma de hacer que las baterías de litio sean más respetuosas con el medio ambiente al tiempo que conservan el rendimiento, la estabilidad y la capacidad de almacenamiento.

Las baterías de iones de litio usan metales tóxicos y pesados ​​que pueden afectar el medio ambiente cuando se extraen del suelo y son difíciles de eliminar de forma segura. El cobalto es uno de esos metales pesados, utilizado en electrodos de batería. Parte del problema es que el litio y el cobalto no están disponibles en abundancia, y los suministros están disminuyendo.

El uso de materiales orgánicos es el camino a seguir y eso tiene científicos como el profesor Thomas Baumgartner de la Facultad de Ciencias y su equipo ocupado desarrollando y probando nuevas moléculas para encontrar las correctas para reemplazar los metales raros actualmente en uso.

"Los materiales de electrodos orgánicos se consideran materiales extremadamente prometedores para baterías sostenibles con capacidades de alta potencia", dice.

Su último avance es la creación de una nueva molécula orgánica a base de carbono que puede reemplazar el cobalto que ahora se usa en cátodos o electrodos positivos en baterías de iones de litio. El nuevo material aborda las deficiencias del material inorgánico mientras mantiene el rendimiento.

"Los electrodos hechos con materiales orgánicos pueden hacer que la fabricación a gran escala, el reciclaje o la eliminación de estos elementos sean más respetuosos con el medio ambiente", dice Baumgartner. "El objetivo es crear baterías sostenibles que sean estables y tengan una capacidad igual de buena, si no mejor".

La investigación se publica y aparece en la portada de la edición de marzo de la revista. Baterías y Supercaps, una publicación de ChemPubSoc.

"Con esta clase particular de moléculas que hemos fabricado, el componente electroactivo es muy adecuado para las baterías, ya que es muy bueno para almacenar cargas eléctricas y tiene una buena estabilidad a largo plazo", dice.

Baumgartner y su grupo informaron previamente sobre el componente electroactivo en un artículo publicado en la revista Advanced Energy Materials.

“Hemos optimizado este componente electroactivo y lo hemos puesto en una batería. Tiene un voltaje muy bueno, hasta los 3.5 voltios, que es realmente donde están las baterías actuales ", dice. "Es un importante paso adelante en la fabricación de baterías totalmente orgánicas y sostenibles".

Baumgartner, junto con los investigadores posdoctorales Colin Brides y Monika Stolar, también han demostrado que este material es estable en la operación a largo plazo con la capacidad de cargar y descargar durante 500 ciclos. Una de las desventajas de los electrodos inorgánicos es que generan un calor significativo durante la carga y requieren velocidades de descarga limitadas por razones de seguridad. Esta nueva molécula aborda esa deficiencia.

El siguiente paso, dice Baumgartner, es mejorar aún más la capacidad. Su equipo está desarrollando actualmente la próxima generación de moléculas que prometen aumentar la capacidad actual.

Referencia: “Compuestos de nanotubos de pireno y carbono basados ​​en fosfaviológeno para electrodos de batería estable” por el Dr. Colin R. Bridges, la Dra. Monika Stolar y el Prof. Dr. Thomas Baumgartner, 19 de diciembre de 2019, Baterías y Supercaps.DOI: 10.1002 / batt.201900164