Stanford: Reducimos nun 80 por cento o peso dos colectores actuais nas células de iones de litio. A densidade de enerxía aumenta nun 16-26 por cento.

Científicos da Universidade de Stanford e do Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) decidiron reducir as células de ión-litio para reducir o seu peso e aumentar así a densidade enerxética do almacenamento. Para iso redeseñaron as capas portadoras no exterior: en lugar de láminas anchas de cobre ou aluminio, utilizaron tiras estreitas de metal, complementadas cunha capa de polímero.

Maior densidade de enerxía en Li-ion sen altos custos de investimento

Cada célula de ión-litio é un rolo formado por unha capa de carga-descarga/descarga, un eléctrodo, un electrólito, un eléctrodo e un colector de corrente nesa orde. As partes exteriores son láminas metálicas feitas de cobre ou aluminio. Permiten que os electróns saian da célula e volvan a ela.

Científicos de Stanford e SLAC decidiron centrarse nos coleccionistas, porque o seu peso adoita ser varias decenas de por cento do peso de toda a ligazón. En lugar de follas de cobre, utilizaron películas de polímero con tiras estreitas de cobre. Descubriuse que era posible reducir o peso dos colectores ata un 80 por cento:

A clásica célula cilíndrica de iones de litio é un longo rolo formado por varias capas. Científicos de Stanford e SLAC reduciron as capas que recollen as cargas e as conducen: os colectores actuais. En lugar de láminas de cobre, utilizaron láminas de polímero-cobre enriquecidas con produtos químicos non inflamables (c) Yusheng Ye / Universidade de Stanford

Iso non é todo: ao polímero pódense engadir compostos químicos que impiden a ignición, e entón a menor inflamabilidade dos elementos vai acompañada dun menor peso:

Stanford: Reducimos nun 80 por cento o peso dos colectores actuais nas células de iones de litio. A densidade de enerxía aumenta nun 16-26 por cento.

Inflamabilidade da folla de cobre usada nunha célula clásica de iones de litio e nun colector desenvolvido por investigadores estadounidenses (c) Yusheng Ye / Universidade de Stanford

Os investigadores din que os colectores redeseñados poden aumentar a densidade de enerxía gravimétrica das células nun 16-26 por cento (= 16-26 por cento máis de enerxía para a mesma unidade de masa). Quere dicir que unha batería do mesmo volume e capacidade de potencia pode ser un 20 por cento máis lixeira que a actual.

Houbo intentos de optimizar o depósito no pasado, pero cambialos provocou efectos secundarios inesperados. As células volvéronse inestables ou foi necesario un electrólito máis [caro]. A variante desenvolvida por científicos de Stanford non parece causar tales problemas.

Estas melloras están nas primeiras investigacións, polo que non esperes que cheguen ao mercado antes de 2023. Non obstante, parecen prometedores.

Cabe engadir que Tesla tamén ten unha idea interesante para recoller a carga das capas metálicas. En lugar de usar tiras finas de cobre en toda a lonxitude do rolo e só sacalas nun lugar (no medio), sácaas de inmediato usando un bordo superposto cortado. Isto fai que as cargas percorran unha distancia moito menor (¡resistencia!), e o cobre proporciona unha transferencia de calor adicional cara ao exterior:

Stanford: Reducimos nun 80 por cento o peso dos colectores actuais nas células de iones de litio. A densidade de enerxía aumenta nun 16-26 por cento.