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Científicos de la Universidad de Purdue en Indiana han fabricado ánodos para baterías de iones de litio con nanopartículas y microláminas de carbono a partir de la espuma de poliestireno y almidón. Estos residuos superan a los electrodos de grafito convencionales, lo que representa un gran enfoque ecológico de reutilización de residuos.

Actualmente las baterías tienen dos electrodos, llamado ánodo y cátodo. Los ánodos en la mayoría de las baterías de iones de litio de hoy en día están hechos de grafito. Los iones de litio están contenidos en un líquido llamado electrolito, y estos iones se almacenan en el ánodo durante la recarga. Sin embargo, en este nuevo avance los electrodos se fabricaron a partir del poliestireno y el almidón de las espumas de embalaje.

“Recibimos un montón de espuma de embalaje al configurar nuestro nuevo laboratorio por lo que el profesor Vilas Pol nos propuso hacer algo útil con estos cacahuetes”, dijo el investigador Vinodkumar Etacheri.

Eso llevó a una nueva aplicación ecológica para los residuos de envases. Los resultados de la investigación indican que los nuevos ánodos pueden cargarse más rápido y ofrecer mejores cualidades en comparación con los ánodos de grafito disponibles comercialmente, dice Pol.

“A pesar de que la espuma de embalaje se utiliza en todo el mundo como una solución perfecta para el envío de paquetes, son muy difíciles de romper, y sólo el 10 por ciento se reciclan”, dice Pol. “Debido a su baja densidad, se requieren enormes contenedores para el transporte y envío a un reciclador, que es caro y no ofrece muchos beneficios sobre la inversión.”

El nuevo método es un enfoque muy sencillo y directo. Normalmente, los cacahuetes se calientan entre 500 y 900 °C en un horno, en presencia o ausencia de un catalizador. El material resultante se transforma después en los ánodos.

El proceso es barato, ambientalmente benigno y potencialmente práctico para la fabricación a gran escala. Los análisis microscópicos y espectroscópicos demostraron que las microestructuras y morfologías responsables del mayor rendimiento electroquímico se conservan después de muchos ciclos de carga-descarga.

Los ánodos comerciales son unos 10 veces más gruesos que los nuevos y tienen una mayor resistencia eléctrica, lo que aumenta el tiempo de carga, mostrando un rendimiento notablemente más alto en el almacenamiento de iones de litio en comparación con los ánodos de grafito disponibles comercialmente.

Los ánodos de carbono derivados de la espuma de embalaje demostraron una capacidad máxima específica de 420 mAh / g (miliamperios hora por gramo), que es superior a la capacidad teórica del grafito (372 mAh / g).

“Los rendimientos electroquímicos a largo plazo de estos electrodos de carbono son muy estables. Hicimos 300 ciclos sin pérdida significativa de la capacidad. Además, estos electrodos carbonosos también son prometedores para las baterías de iones de sodio recargables“, finalizo.

Referencia: Purdue

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