Batería flexible, sin litio requerida

28 abril, 2014 | adm | TECNOLOGIA

Batería flexible

Un laboratorio de la Universidad de Rice consiguió hacer la Batería flexible, sin litio requerida en su desarrollo de la electrónica flexible, portátil con la mira de la creación de una película delgada de almacenamiento de energía.

El químico de Rice, James Tour y sus colegas han desarrollado un material flexible con electrodos de níquel fluoruro nanoporosos en capas alrededor de un electrolito sólido para ofrecer un rendimiento supercapacitor de batería que combina las mejores cualidades de una batería de alta energía y un supercondensador de alta potencia sin el litio encontrado en las baterías comerciales de hoy.

El nuevo trabajo del laboratorio de Rice del químico James Tour se detalla en la revista de la American Chemical Society.

Su condensador electroquímico es de aproximadamente una centésima parte de una pulgada de espesor, pero se puede expandir para los dispositivos, ya sea mediante el aumento del tamaño o añadiendo capas, dijo el investigador de Rice, el postdoctoral Yang Yang, co-autor del papel con el estudiante graduado Gedeng Ruan. Ellos esperan que las técnicas de fabricación estándar puedan permitir que las baterías sean aún más delgadas.

En las pruebas, los estudiantes encontraron que su dispositivo de una pulgada cuadrada consiguió el 76 por ciento de su capacidad de más de 10.000 ciclos de carga-descarga y 1.000 ciclos de flexión.

La información dijo que el equipo se dispuso a encontrar un material que tenga las cualidades flexibles del grafeno, de los nanotubos de carbono y polímeros conductores que posean mucha mayor capacidad que el almacenamiento eléctrico que se encuentran típicamente en los compuestos metálicos inorgánicos.

Los compuestos inorgánicos, hasta hace poco, carecían de flexibilidad, dijo.

“Esto no es fácil de hacer, ya que los materiales con tan alta capacidad son generalmente frágiles”, dijo. “Y hemos tenido muy buenos sistemas de almacenamiento de carbono y flexibles en el pasado, pero el carbono como material nunca ha afectado el valor teórico que se puede encontrar en los sistemas inorgánicos, y fluoruro de níquel en particular.”

“En comparación con un dispositivo de iones de litio, la estructura es bastante simple y segura”, dijo Yang. “Se comporta como una batería, pero la estructura es la de un supercapacitor. Si lo usamos como un supercondensador, podemos cargar rápidamente a una alta tasa actual y descargarla en un tiempo muy corto. Pero para otras aplicaciones, nos encontramos con que podemos configurarlo para que cargue más lentamente y descargar lentamente como una batería”.

Para crear la batería / supercapacitor, el equipo deposita una capa de níquel sobre un soporte. Se consolidaron esta ruta para crear poros de 5 nanómetros dentro de la capa de fluoruro de níquel de 900 nanómetros de grosor, dándole alta superficie para el almacenamiento.

Una vez que eliminan el respaldo, intercalan los electrodos alrededor de un electrolito de hidróxido de potasio en alcohol de polivinilo. Las pruebas no encontraron ninguna degradación de la estructura de poros incluso después de 10.000 ciclos de carga / recarga. Los investigadores también no encontraron ninguna degradación significativa de la interfaz de electrodo-electrolito.

“Las cifras son excesivamente altas en el poder que puede proporcionar, y es un método muy simple para los sistemas de alta potencia”, dijo el Tour, y agregó que la técnica se muestra prometedora para la fabricación de otros materiales nanoporosos 3-D. “Ya estamos hablando con las empresas interesadas en la comercialización de este.”

El estudiante graduado de Rice Changsheng Xiang y el investigador postdoctoral Gunuk Wang son co-autores del artículo.

Peter M. y Ruth L. Nicholas recibieron una beca posdoctoral del Instituto Smalley de Nanotecnología de Ciencia y Tecnología y la Oficina de la Fuerza Aérea de la Iniciativa de Investigación Multidisciplinaria de la Universidad de Investigación Científica que apoyó la investigación.

Lea más: phys.org/news

TP

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