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Las baterías de iones de litio con alta densidad de capacidad gravimétrica y un rendimiento mejorado de vida útil bajo condiciones de recarga rápida son cruciales para la adopción generalizada de vehículos eléctricos (VE). Este estudio investiga cómo el diseño de la microestructura del ánodo de grafito, específicamente la porosidad y los gradientes de tamaño de partículas, mejora el transporte de iones de litio (Li +) durante las condiciones de recarga rápida. Se compararon ánodos de grafito de tres capas con diferentes porosidades (24%, 36%, 46%) y gradientes de tamaño de partículas (3, 5, 10 μm) con un electrodo convencional de capa única en configuraciones de media celda. A temperatura ambiente y alta tasa de descarga (2C), ambas estructuras graduales mostraron una retención de capacidad significativamente mejorada (80% y 67% frente a 50%) en comparación con el electrodo convencional, destacando la efectividad de la ingeniería de microestructuras para la carga rápida. El estudio también investigó el impacto de la temperatura en la vida útil del ciclo. Después de 200 ciclos a 2°C y 45°C, todas las estructuras graduales demostraron una retención de capacidad superior (≈80%) en comparación con el electrodo convencional (35%), sugiriendo que los gradientes mitigaban la tasa de degradación a altas temperaturas. La espectroscopia de impedancia electroquímica confirmó una difusión superior de Li+ y menor resistividad en los electrodos graduales. Las simulaciones exploraron la influencia de los perfiles graduales en la cinética de reacción a través del grosor del electrodo. En general, esta investigación demuestra que la capacidad de carga rápida de los electrodos de grafito se puede mejorar significativamente mediante la ingeniería de la microestructura del electrodo, haciendo que la tecnología de VE sea más accesible y atractiva.
Ahmadi et al. (Mon,) estudiaron esta cuestión.