Grafeno y nanotubos de carbono para crear una batería elástica de grandes capacidades - World Energy Trade

Grafeno y nanotubos de carbono para crear una batería elástica de grandes capacidades

Diagrama esquemático del proceso de fabricación de baterías estirables Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)

Diagrama esquemático del proceso de fabricación de baterías estirables Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)

Investigación, Desarrollo e Innovación
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Un equipo de investigación coreano ha desarrollado una batería de iones de litio basado en una estructura de micro panal. La batería es lo suficientemente flexible como para estirarse. 

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El equipo de investigación del Dr. Jeong Gon Son en el Centro de Investigación de Híbridos Fotoelectrónicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que habían construido una batería de iones de litio extensible de alta capacidad. La batería fue desarrollada fabricando un electrodo estructuralmente elástico que consiste únicamente en materiales de electrodos que luego se ensamblaron con un electrolito de gel estirable y un embalaje estirable. 

Los rápidos avances tecnológicos en la industria electrónica han llevado a un mercado de rápido crecimiento para dispositivos portátiles de alto rendimiento, como bandas inteligentes y dispositivos electrónicos implantables en el cuerpo, como marcapasos. Estos avances han aumentado considerablemente la necesidad de diseñar dispositivos de almacenamiento de energía en formas flexibles y estirables que imiten la piel y los órganos humanos.  

Sin embargo, es muy difícil impartir capacidad de estiramiento a la batería porque el material de electrodo inorgánico sólido ocupa la mayor parte del volumen, y otros componentes, como los colectores y separadores de corriente, también deben ser estirables. Además, el problema de la fuga de electrolito líquido bajo deformación también debe resolverse, así como el problema de la fuga de electrolito líquido.

Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)

Figura 1. (A) Diagrama esquemático de una celda ensamblada de la batería estirable. (B) La capacidad de almacenamiento de energía de la batería estirable: (a) un entorno en el que se aplican variaciones del 0% al 50%, (b) un entorno que lo hace no cambia mucho bajo experimentos de carga o descarga largos. (C) Un cambio en la capacidad de almacenamiento medido cuando las variantes 0% y 50% se realizan repetidamente 500 veces. (D) Una fotografía de una lámpara LED que funciona en un estado de alargamiento y expansión ( 50% de tensión) con una batería estirable. Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)

Para abordar estos problemas, el equipo de investigación del Dr. Jeong Gon Son en KIST se centró en crear una microestructura similar a un acordeón, que proporciona la capacidad de estiramiento estructural a materiales no estirables, de esa manera, se construyó un marco de electrodo sin curvas en forma de panal. La estructura de panal consiste en grafeno de espesor atómico, y nanotubos de carbono, los cuales forman una cuerda nanométrica.

La estructura en forma de panal, hecho como se menciono de materiales activos, grafeno y nanotubos de carbono, sobresalía hacia adentro como un acordeón utilizando un proceso de compresión radial, esto dio como resultado la creación de una propiedad estirable.

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Los electrodos desarrollados por el equipo de investigación no contienen ningún material típicamente utilizado para la estirabilidad, como el caucho, que no facilite el almacenamiento de energía. Todos los materiales utilizados por el equipo de investigación en su batería recientemente desarrollada se utilizan por completo en el almacenamiento de energía y el transporte de carga. De hecho, la batería estirable creada por el equipo mostró una capacidad de almacenamiento de energía (5.05 mAh/cm2) que es tan alta como una batería convencional de la actualidad.  

Los electrolitos de gel estirable recién introducidos y los materiales de embalaje elásticos que bloquean el aire y la humedad, evitan que los electrolitos tengan fugas. La batería estirable resultante mostró una alta capacidad de área de 5.05 mAh/cm2, un rendimiento electroquímico superior hasta un 50% de tensión bajo ciclos repetidos (hasta 500) de estiramiento y liberación y una estabilidad a largo plazo del 95.7% después de 100 ciclos en condiciones de aire.  

El Dr. Jeong Gon Son de KIST dijo: "Se espera que la batería de iones de litio elástica desarrollada a través de esta investigación presente un nuevo paradigma en términos de sistemas de almacenamiento de energía extensible para el desarrollo adicional de dispositivos electrónicos portátiles e implantables en el cuerpo".

 

Noticia tomada de: Phys / Traducción libre del inglés por WorldEnergyTrade.com

 

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