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Fabrican baterías con material de embalaje

Sus ánodos superan en rendimiento a los electrodos de grafito convencionales


Científicos de la Universidad de Purdue (Indiana, EE.UU.) han fabricado ánodos para baterías de iones de litio con nanopartículas y microláminas de carbono a partir de la espuma de embalaje de poliestireno y de almidón. Estos ánodos superan en rendimiento a los electrodos de grafito convencionales.





Espuma de embalaje de poliestireno. Fuente: Wikipedia.
Espuma de embalaje de poliestireno. Fuente: Wikipedia.
Los investigadores han demostrado cómo convertir los residuos de espuma de embalaje en electrodos de carbono de alto rendimiento para las baterías de iones de litio recargables, que superan a los electrodos de grafito convencionales.

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. Ahora, investigadores de la Universidad de Purdue (Indiana, EE.UU.) han conseguido fabricar ánodos con nanopartículas y microláminas de carbono a partir de los cacahuetes de embalaje de poliestireno y de almidón, respectivamente.

"Recibimos un montón de espuma de embalaje al configurar nuestro nuevo laboratorio", recuerda el investigador asociado postdoctoral Vinodkumar Etacheri, en la nota de prensa de la universidad, recogida por EurekAlert!. "El profesor Vilas Pol propuso hacer algo útil con estos cacahuetes."

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.

Reciclaje

"A pesar de que los cacahuetes de embalaje se utilizan 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."

En consecuencia, los cacahuetes de embalaje a menudo terminan en los vertederos, donde permanecen intactos durante décadas. Aunque las versiones basadas en almidón son más ecológicas que los cacahuetes de poliestireno, contienen productos químicos y detergentes que pueden contaminar los ecosistemas del suelo y acuáticos, lo que representa una amenaza para los animales marinos, dice.

El nuevo método "es un enfoque muy sencillo y directo", dice Pol. "Normalmente, los cacahuetes se calientan entre 500 y 900 grados centígrados 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", explica Etacheri. "Los análisis microscópicos y espectroscópicas demostraron que las microestructuras y morfologías responsables del mayor rendimiento electroquímico se conservan después de muchos ciclos de carga-descarga."

Esquema del proceso de conversión de los desechos de embalaje en electrodos de carbono de alto rendimiento para baterías de ión-litio recargables que superan a los electrodos de grafito convencionales. El proceso representa un enfoque ecológico pues permite reutilizar los residuos. Imagen: Vinodkumar Etacheri. Fuente: Universidad de Purdue.
Esquema del proceso de conversión de los desechos de embalaje en electrodos de carbono de alto rendimiento para baterías de ión-litio recargables que superan a los electrodos de grafito convencionales. El proceso representa un enfoque ecológico pues permite reutilizar los residuos. Imagen: Vinodkumar Etacheri. Fuente: Universidad de Purdue.
Mejoras

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.

"Estos electrodos muestran un rendimiento notablemente más alto en el almacenamiento de iones de litio en comparación con los ánodos de grafito disponibles comercialmente", dice Pol.

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), dice Etacheri.

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


Lunes, 23 de Marzo 2015
EurekAlert!/T21
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