La mayoría de los sólidos se expanden al aumentar la temperatura y se contraen al enfriarse. Algunos materiales hacen lo contrario: se expanden con el frío. El fosfato de litio y titanio es uno de esos materiales y puede proporcionar una solución al problema de la rápida disminución del rendimiento de las baterías de iones de litio en ambientes fríos. en el diario Química aplicadaun equipo chino ha demostrado su idoneidad para su uso en electrodos para baterías recargables.
Las baterías de iones de litio y otras baterías recargables basadas en iones metálicos alimentan nuestros dispositivos portátiles, impulsan vehículos y almacenan energía solar y eólica. Funcionan bien, siempre que haga calor. A medida que bajan las temperaturas, la eficiencia de estas baterías puede disminuir rápidamente, un problema para los automóviles eléctricos y las aplicaciones aeroespaciales y militares. Contramedidas como calentadores integrados, electrolitos mejorados o recubrimientos de electrodos aumentan el costo y la complejidad de la producción de baterías o reducen el rendimiento.
Una causa del problema del frío es la lenta difusión de los iones de litio dentro del material del electrodo. Un equipo de la Universidad de Donghua y la Universidad de Fudan en Shanghai, así como de la Universidad de Mongolia Interior en Hohhot, ha propuesto un nuevo enfoque para abordar este problema: electrodos fabricados con materiales de almacenamiento de energía electroquímica con expansión térmica negativa (NTE), como el litio y el titanio. fosfato. Acostado2(CORREOS4)3 (LPT). Dirigido por Liming Wu, Chunfu Lin y Renchao Che, el equipo utilizó LTP como sustancia modelo para demostrar que los materiales de electrodos con propiedades NTE pueden proporcionar un buen rendimiento a bajas temperaturas.
El análisis de la estructura cristalina reveló una red tridimensional de TiO.6 octaedros y PO4 Tetraedros con una estructura abierta y flexible que contiene tanto “cavidades” como “canales”, donde se pueden acumular los iones de litio. Al enfriarse, la estructura se expande a lo largo de uno de sus ejes cristalinos. Utilizando análisis espectrométricos y de microscopía electrónica combinados con modelos informáticos, el equipo determinó que los modos de vibración de los átomos cambian a bajas temperaturas. Esto aumenta la presencia de vibraciones transversales especiales de ciertos átomos de oxígeno, aumenta su distancia entre sí y ensancha las cavidades en la red. Facilita el almacenamiento y transporte de iones de litio. A -10 °C, su tasa de proliferación sigue siendo el 84% del valor obtenido a 25 °C. Las pruebas electroquímicas en el LTP recubierto de carbono a -10 °C también mostraron un buen rendimiento electroquímico con alta capacidad y alta capacidad de velocidad, así como una capacidad sostenida durante 1000 ciclos de carga/descarga.
Por tanto, los materiales con expansión térmica negativa son muy prometedores para su uso como materiales de electrodos en baterías de iones de litio en ambientes fríos.
