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El cátodo orgánico supera los límites de la batería
Investigadores de la Universidad de Tianjin y la Universidad Tecnológica del Sur de China han desarrollado una batería orgánica de iones de litio construida alrededor de un material catódico diseñado.El estudio describe un electrodo de polímero conductor diseñado para abordar las limitaciones de larga data en el rendimiento de las baterías orgánicas.
Las baterías de iones de litio convencionales dependen de cátodos inorgánicos que contienen metales como cobalto y níquel, lo que genera preocupaciones sobre la disponibilidad de recursos, la seguridad y la rigidez mecánica.Los materiales orgánicos para electrodos, por el contrario, se derivan de fuentes más abundantes y pueden adaptarse estructuralmente, pero históricamente han enfrentado desafíos para lograr una alta densidad de energía y un transporte rápido de iones de litio.
El equipo de investigación desarrolló un polímero conductor de tipo n conocido como polibenzofuranodiona o PBFDO, como material del cátodo.El polímero demuestra una alta conductividad electrónica, un rápido transporte de iones de litio y un comportamiento estructural estable en diversas condiciones.Utilizando este material, el equipo montó una celda tipo bolsa que alcanzó una densidad de energía superior a 250 vatios hora por kilogramo.A modo de comparación, las baterías de fosfato de hierro y litio suelen oscilar entre 160 y 200 vatios hora por kilogramo.
La batería funcionaba en un rango de temperatura de -70 grados Celsius a 80 grados Celsius.En pruebas mecánicas, el cátodo orgánico mantuvo estructura y capacidad después de flexión y compresión.Una celda de bolsa de nivel de amperios hora también pasó una prueba de perforación sin incendio ni explosión.
"Esta investigación rompe las limitaciones tradicionales de la tecnología de baterías en términos de dependencia de recursos e impacto ambiental", afirmó el profesor Xu Yunhua, investigador principal."No sólo iguala la densidad de energía de las baterías comerciales, sino que también ofrece una seguridad superior y un rango de temperatura operativa mucho más amplio".
Los investigadores están trabajando para lograr una producción a escala piloto y explorar aplicaciones en electrónica flexible, dispositivos portátiles y sistemas livianos de almacenamiento de energía donde la seguridad, la adaptabilidad y la resistencia a la temperatura son fundamentales.