Nanomateriales de carbono: aplicación en baterías de ión-litio

• Autores: I. Cameán Martínez
• Localización: Boletín del Grupo Español del Carbón, ISSN-e 2172-6094, Nº. 41, 2016, págs. 15-18
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Carbon nanomaterials: application in lithium-ion batteries
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• Resumen
  • español

    Los nanomateriales de carbono grafíticos, entre ellos nanotubos y nanofibras de carbono así como grafeno, son potenciales candidatos para sustituir al grafito de tamaño micrométrico, actualmente utilizado como material activo en los ánodos de las baterías de iónlitio con vistas a mejorar las prestaciones de estas baterías y de esta forma cumplir los requerimientos necesarios para su implementación en vehículos eléctricos o sistemas de almacenamiento de energía eléctrica a gran escala. Las principales ventajas de los nanomateriales de carbono con respecto al grafito derivan de su tamaño de partícula nano que, por una parte, disminuye la distancia que tienen que recorrer los iones litio (Li+) para intercalarse entre las láminas aromáticas, reduciendo el tiempo de difusión considerablemente, y por otra, aumenta el área de contacto con el electrolito, facilitando el acceso de los iones Li+ al material activo. Estos dos efectos se traducen en baterías con mayor potencia (tiempos de carga/descarga mucho más rápidos) y energía, respectivamente. Sin embargo, presentan ciertas desventajas, entre las que hay que destacar la complejidad de la preparación de algunos nanomateriales de carbono, y en consecuencia el elevado coste, que complica un posible escalado en el proceso de producción

  • English

    Graphitic carbon nanomaterials such as carbon nanotubes, carbon nanofibers and graphene are potential candidates for replacing micrometic graphite as active material in anodes of lithium-ion batteries.

    Their use would contribute to improve the battery performance and achieve necessary requirements for its implementation in electric vehicles or massive scale systems for energy store. The main advantages of carbon nanomaterials in comparison to graphite are consequence of the nanometric particle size.

    Thus, the smaller distance which lithium ions (Li+) have to cross for intercalating between aromatic layers reduces substantially the diffusion time. On the other hand, the higher contact area between the anode and the electrolyte facilitates the Li+ ions access to active material. These two effects turn into batteries with higher power and energy, respectively.

    However, the use of carbon nanomaterial has some drawbacks being the most important that, often, the preparation of these materials are complex, making more difficult to produce them on an industrial scale