Una investigació electritzant de científics de la Universitat de Clemson podria conduir a la creació de bateries més lleugeres i de càrrega més ràpida adequades per alimentar un vestit espacial o fins i tot un rover de Mars.
La investigació, que va ser finançada per la NASA, es va informar recentment en un article titulat" Ànodes de Si tridimensionals amb difusió ràpida, alta capacitat, alta velocitat i llarga vida del cicle" que va aparèixer a la revista Applied Materials and Interfaces de la American Chemical Society. Entre els seus autors hi ha Shailendra Chiluwal, Nawraj Sapkota, Apparao M. Rao i Ramakrishna Podila, que formen part del Clemson Nanomaterials Institute (CNI).
Podila, professor ajudant del departament de física i astronomia del College of Science&# 39, va dir que les noves revolucionàries bateries podrien utilitzar-se aviat als satèl·lits nord-americans.
GG quot; La majoria dels satèl·lits obtenen la seva energia principalment del sol," Va dir Podila." Però els satèl·lits han de poder emmagatzemar energia quan estiguin a l’ombra de la Terra&# 39. Hem de fer les bateries el més lleugeres possibles, perquè com més pesa el satèl·lit, més costa la seva missió."
Podila va dir que per entendre els avenços del grup GG, podríeu visualitzar l’ànode de grafit en una bateria de ions de liti com un joc de cartes, en què cada targeta representa una capa de grafit que s’utilitza per emmagatzemar la càrrega fins que es produeix electricitat. necessari. El problema, va dir Podila, és que el grafit&no pot emmagatzemar massa càrrega."
L’equip de Clemson va optar per treballar amb silici, que pot carregar més càrrega, cosa que significa que es pot emmagatzemar més energia en cèl·lules més lleugeres. Tot i que els científics han valorat durant molt de temps l’elevada capacitat del silici per a l’emmagatzematge elèctric, aquest material es divideix en trossos més petits a mesura que es carrega i descarrega.
La solució que va arribar l’equip implica l’ús de minúsculs&de silici; les partícules, que augmenten l’estabilitat i proporcionen una vida útil més llarga del cicle. En lloc d’una baralla de cartes de grafit, les noves bateries utilitzen capes d’un material de nanotubs de carboni anomenat Buckypaper, amb les nanopartícules de silici intercalades.
Amb aquest tipus d’embalatge intern, fins i tot si les partícules de silici es trenquen, són" encara al sandvitx," Va dir Podila.
GG quot; Les làmines independents de nanotubs de carboni mantenen les nanopartícules de silici connectades elèctricament entre elles," va dir Shailendra Chiluwal, estudiant de postgrau del CNI i primera autora de l'estudi.
GG quot; Aquests nanotubs formen una estructura quasi tridimensional, mantenen juntes les nanopartícules de silici fins i tot després de 500 cicles i mitigen la resistència elèctrica derivada del trencament de les nanopartícules."
L’ús de bateries de silici i altres nanomaterials no només augmenta la capacitat, sinó que també permet carregar bateries a un corrent superior, cosa que es tradueix en temps de càrrega més ràpids. Com sap qualsevol persona el mòbil de la qual hagi mort en plena trucada, aquesta és una característica important per a la tecnologia de la bateria.
La càrrega més ràpida és possible perquè les noves bateries també utilitzen nanotubs com a mecanisme de memòria intermèdia que permet carregar-se a una velocitat quatre vegades més ràpida del que és possible actualment.
Les bateries més lleugeres que es carreguin més ràpidament i ofereixen una eficiència molt més gran no només seran una gran ajuda per als astronautes que portin vestits amb bateria, sinó també per als científics i enginyers que han de portar els astronautes a la seva destinació.
GG "; el silici com a ànode d'una bateria de ions de liti representa el' sant grial' per a investigadors en aquest camp," Va dir Rao, director de CNI&# 39 i investigador principal de la subvenció de la NASA. Rao també va dir que les noves bateries aviat es trobaran en vehicles elèctrics.
GG quot; El nostre pròxim objectiu és col·laborar amb socis industrials per traduir aquesta tecnologia basada en laboratoris al mercat," va dir Podila, autor corresponent de l'estudi i co-investigador de la subvenció de la NASA." Estem agraïts a la NASA i a Carolina del Sud EPSCoR per haver atorgat un premi per emprendre aquests projectes que tindran un impacte durador en les missions espacials i el paisatge energètic mundial."
