video: The ring-sliding of polyrotaxanes imparts extraordinarily elasticity to the new battery binder, extending the cycle life of silicon microparticle electrodes substantially in lithium ion batteries. This material relates to a paper that appeared in the July 21, 2017, issue of Science, published by AAAS. The paper, by S. Choi at Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) in Daejeon, Republic of Korea, and colleagues was titled, "Highly elastic binders integrating polyrotaxanes for silicon microparticle anodes in lithium ion batteries." view more
Credit: Jang Wook Choi and colleagues
Un grupo de investigadores ha aplicado un sofisticado método utilizando «poleas» moleculares que ayudan en la expansión y la contracción del ánodo de silicio de las baterías de litio durante su ciclo de vida útil. Dicha técnica permite que las baterías de litio con ánodo de silicio tengan un rendimiento similar al de las baterías de ion de litio con otros tipos de ánodos que se encuentran en el mercado. En la búsqueda de formas de mejorar las baterías de litio, una opción que se presenta como particularmente interesante es la de utilizar ánodos de silicio, que permitirían a las baterías alcanzar altas densidades volumétricas y de energía, suficientes como para hacer funcionar un vehículo eléctrico. Sin embargo, los importantes cambios en volumen que el silicio experimenta durante la carga de la batería hacen que los componentes de la misma fallen. En este estudio, Sunghun Choi y sus colegas agregaron un polímero anclado que contiene anillos a lo largo de su esqueleto, conocido como polirrotaxano, al material aglutinante utilizado para mantener unidas las partículas de un ánodo de silicio. El polirrotaxano posee propiedades mecánicas inusuales que surgen del movimiento deslizante que realiza el esqueleto a través de los anillos. Dicho polímero actúa como un sistema de polea que libera al ánodo de parte de la tensión a la que es sometido, lo que le permite expandirse y contraerse más fácilmente. Esta técnica permitió a los investigadores crear un ánodo de silicio con una capacidad de área similar a la de las baterías de ion de litio que se comercializan en la actualidad. Asimismo, esta batería de celda completa mostró una elevada cantidad de ciclos de recarga, con, por ejemplo, un 98 % de retención de la capacidad original tras cientos de ciclos. Jaegeon Ryu y Soojin Park debaten sobre este avance en un estudio de Perspective relacionado.
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