Crédito: ACS Energy Letters (2025). Doi: 10.1021/acsenergylett.5c00322
Las baterías de iones de litio de carga rápida son ubicuas, impulsando todo, desde teléfonos celulares y computadoras portátiles hasta vehículos eléctricos. También son conocidos por sobrecalentar o captar fuego.
Ahora, con un modelo computacional innovador, un ingeniero mecánico de la Universidad de Wisconsin-Madison ha obtenido una nueva comprensión de un fenómeno que hace que las baterías de iones de litio falle.
Desarrollado por Weiyu Li, profesor asistente de ingeniería mecánica en UW -Madison, el modelo explica el enchapado de litio, en el que la carga rápida desencadena litio metálico para acumularse en la superficie del ánodo de una batería, lo que hace que la batería se degrade más rápido o se incendia.
Este conocimiento podría conducir a baterías de iones de litio de rápido carga que son más seguras y duraderas.
Los mecanismos que desencadenan el revestimiento de litio, hasta ahora, no se han entendido bien. Con su modelo, Li estudió enchapado de litio en un ánodo de grafito en una batería de iones de litio. El modelo reveló cómo la compleja interacción entre el transporte de iones y las reacciones electroquímicas impulsa el enchapado de litio. Detalló sus resultados en un artículo publicado el 10 de marzo de 2025 en la revista ACS Energy Letters.
“Usando este modelo, pude establecer relaciones entre factores clave, como las condiciones de funcionamiento y las propiedades del material, y la aparición del enchapado de litio”, dice Li. “A partir de estos resultados, creé un diagrama que proporciona orientación basada en la física sobre estrategias para mitigar el enchapado. El diagrama hace que estos hallazgos sean muy accesibles, y los investigadores pueden aprovechar los resultados sin necesidad de realizar simulaciones adicionales”.
Los investigadores pueden usar los resultados de LI para diseñar no solo los mejores materiales de batería, sino que es importante, cargando protocolos que extienden la duración de la batería.
“Esta guía basada en la física es valiosa porque nos permite determinar la forma óptima de ajustar las densidades actuales durante la carga, en función del estado de carga y las propiedades del material, para evitar el enchapado de litio”, dice Li.
Investigaciones previas sobre el enchapado de litio se han centrado principalmente en casos extremos. En particular, el modelo de Li proporciona una forma de investigar el inicio del enchapado de litio en una gama mucho más amplia de condiciones, lo que permite una imagen más completa del fenómeno.
Li planea desarrollar aún más su modelo para incorporar factores mecánicos, como la generación de estrés, para explorar su impacto en el enchapado de litio.
Más información: Weiyu Li, inicio del revestimiento de litio en baterías de iones de litio de carga rápida, letras de energía ACS (2025). Doi: 10.1021/acsenergylett.5c00322
Proporcionado por la Universidad de Wisconsin-Madison
Cita: la comprensión mecanicista podría habilitar mejores baterías de carga rápida (2025, 5 de abril) recuperado el 5 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-mechanistic-endable-fast-batteries.html
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