¿Se puede extender la vida útil de la batería de iones de litio agregando elemento hidrógeno?

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Los investigadores del Laboratorio Nacional Raunns Rifo Moore (LLNL) descubrieron que la capacidad de la batería se puede mejorar en gran medida siempre que se agregue el elemento hidrógeno a los electrodos de la batería de iones de litio, lo que extenderá el tiempo de funcionamiento y acelerará las operaciones de transmisión. La batería de iones de litio es un tipo de batería recargable, y el ion de litio se mueve desde la batería al electrodo positivo durante la descarga, y el ion de litio del electrodo positivo se mueve nuevamente al electrodo negativo durante la carga. La batería de iones de litio es un tipo de batería recargable, y el ion de litio se mueve desde la batería al electrodo positivo durante la descarga, y el ion de litio del electrodo positivo se mueve nuevamente al electrodo negativo durante la carga.

Las baterías de iones de litio tienen varias características clave, voltaje y densidad de energía; el rendimiento de estas características está determinado en última instancia por la combinación de iones de litio y materiales de electrodos. En la estructura del electrodo, cambios sutiles en la química y las formas pueden afectar significativamente la manera en que los iones de litio se unen fuertemente a su enlace fuerte. Mediante experimentos y cálculos, los investigadores del Laboratorio Nacional de Livermore descubrieron que, en una batería de iones de litio, el electrodo de espuma de grafeno tratado con hidrógeno exhibe mayor capacidad y una capacidad de transmisión más rápida.

"Estos hallazgos proporcionan un análisis de calidad que ayuda a diseñar electrodos de alta potencia basados ​​en material de grafeno", afirmó Morriswang, científico de materiales del LLNL. También es uno de los autores de este artículo publicado en el Natural Science Report (NatureScientificReports Journal). Los materiales de Gallene en la aplicación comercial de elementos de almacenamiento de energía, incluidas baterías de iones de litio y supercondensadores, afectan gravemente su capacidad para producir este material a menor coste.

El método de síntesis química comúnmente utilizado finalmente dejará una gran cantidad de átomos de hidrógeno, lo que dificulta determinar los efectos del rendimiento electroquímico del grafeno. Los experimentos realizados por los investigadores del Laboratorio Livermore han descubierto que el elemento hidrógeno mejora deliberadamente el tratamiento de la temperatura base del grafeno rico en granos, lo que en realidad puede mejorar la capacidad de velocidad. Después de los defectos del elemento hidrógeno y los defectos en el grafeno, se abre el poro más pequeño, lo que puede promover que los iones de litio penetren más fácilmente, mejorando así la tasa de transmisión.

Se puede suministrar mayor capacidad cíclica a través de un ion de litio unido al nuevo borde (que probablemente se adhiera al elemento hidrógeno). "La mejora del rendimiento del electrodo es un avance importante que puede abrir camino a más aplicaciones en el mundo real", afirmó el investigador postdoctoral del Laboratorio de Ciencias de Materiales de Livermore y autor destacado de los artículos de investigación. Para aplicar el uso de la hidrogenación y los defectos de hidrogenación en las propiedades de almacenamiento de iones de litio del grafeno, los investigadores aplicaron diferentes condiciones de tratamiento térmico expuestas por el elemento de hidrógeno enlazante, centrándose en las propiedades electroquímicas de su nanoespuma de grafeno 3D (GNF).

Compuesto de grafeno defectuoso. Los investigadores utilizan nanoespuma de grafito 3D porque tiene una variedad de aplicaciones potenciales, incluido el almacenamiento de hidrógeno, catálisis, filtración, aislamiento, absorción de energía, desalinización por capacitancia, supercondensadores y baterías de iones de litio, etc. Las características del adhesivo no adhesivo de espuma 3D de grafeno no pueden ser más complicadas porque el aditivo es más complicado y, por lo tanto, puede utilizarse como una opción ideal para la investigación de mecanismos.

"Encontramos que después del tratamiento del elemento hidrógeno, el electrodo de espuma de grafito olee presenta un progreso significativo. Con la combinación de este experimento, rastrearemos las interacciones sutiles y el progreso entre los defectos y las soluciones de hidrógeno. En respuesta a los resultados de algunos pequeños cambios en la química y la morfología del grafeno, es posible lograr efectos significativos sorprendentes en el rendimiento", afirman los investigadores del LLNL, y añaden que "también es otro autor de este estudio, Brandonwood".

Según este estudio, este tratamiento controlado con elementos de hidrógeno también se puede utilizar en otros materiales de ánodo basados ​​en grafeno para lograr aplicaciones optimizadas de transmisión de iones de litio y almacenamiento reciclable.