Problema 5

Título |Hacia baterías de metal de litio más eficientes.

Breve descripción | Las baterías de metal de litio tienen litio metálico como ánodo. A diferencia de las baterías de iones de litio que almacenan iones de litio, o átomos, en los vacíos de la estructura, las baterías de metal de litio solo forman una capa de litio en uno de los electrodos: esto permite evitar el uso del material de almacenamiento típico de las baterías de iones de litio. , y por lo tanto teniendo el mismo poder de almacenamiento en una fracción de peso y volumen. Además, en teoría, los tiempos de recarga de estas baterías pueden ser más cortos que los de las baterías de iones de litio.

Uno de los principales problemas que impiden el despliegue a gran escala de las baterías recargables de metal litio es su corta vida útil debido principalmente a la pérdida de eficiencia coulombiana y a la formación de dendritas (estructuras en forma de árbol) que provocan cortocircuitos en el interior de la batería: a medida que se producen los ciclos de carga y descarga, el litio se deposita en la superficie formando dendritas normales a la superficie. Este crecimiento dendrítico hace que las estructuras de litio lleguen, después de un breve número de ciclos, a otros elementos de la batería, inutilizándola. El desafío es modelar este crecimiento dendrítico durante los ciclos de carga/descarga utilizando técnicas analíticas, semianalíticas y numéricas, y estudiar si los procesos de carga con algunos patrones de oscilación corta de microcarga/descarga pueden prevenir o reducir la formación de tales estructuras dendríticas. , lo que permite tiempos de vida mucho más largos para estas prometedoras baterías.

Antecedentes matemáticos | los estudiantes deben tener algunos conocimientos básicos de algún lenguaje de programación como Python, C o Fortran.

Coordinador: Joan Josep Cerdà, IAC3.