Diseñan batería de litio que retiene carga por más tiempo
febrero 5, 2020
Estados Unidos/infobae. Una nueva investigación, realizada por ingenieros del Massachusetts Institute of Technology (MIT), en asociación con otras universidades, podría ser el origen de la nueva generación de baterías que acumulen más energía y duren más.
La base principal de este desarrollo se encuentra en el metal de litio puro concentrado en uno de los dos electrodos de la batería, el ánodo.
El nuevo concepto de electrodo proviene del laboratorio de Ju Li, el Profesor de Ciencia e Ingeniería Nuclear de Battelle Energy Alliance y profesor de ciencia e ingeniería de materiales. Este sistema fue descrito en el más reciente número de la revista Nature, en él participaron Yuming Chen y Ziqiang Wang de MIT, junto con otros 11 participantes de en Hong Kong, Florida y Texas.
El diseño es parte de un concepto para desarrollar baterías seguras de estado sólido, dispensando el líquido o el gel de polímero que generalmente se usa como material electrolítico entre los dos electrodos de la batería. Un electrolito permite que los iones de litio viajen de un lado a otro durante los ciclos de carga y descarga de la batería, y una versión completamente sólida podría ser más segura que los electrolitos líquidos, que tienen una alta volatilidad y han sido la fuente de explosiones en las baterías de litio.
«Se ha trabajado mucho en baterías de estado sólido, con electrodos de metal de litio y electrolitos sólidos», dice Li, pero estos esfuerzos han enfrentado una serie de problemas.
Uno de los mayores problemas es que cuando la batería se carga, los átomos se acumulan dentro del metal de litio, lo que hace que se expanda. El metal se encoge nuevamente durante la descarga, a medida que se usa la batería. Estos cambios repetidos en las dimensiones del metal, algo así como el proceso de inhalar y exhalar, dificultan que los sólidos mantengan un contacto constante y tienden a hacer que el electrolito sólido se fracture o se desprenda.
Otro problema es que ninguno de los electrolitos sólidos propuestos es químicamente estable mientras está en contacto con el litio metálico altamente reactivo, y tiende a degradarse con el tiempo.
La mayoría de los intentos para superar estos problemas se han centrado en diseñar materiales electrolíticos sólidos que sean absolutamente estables frente al metal de litio, lo que resulta difícil. En cambio, Li y su equipo adoptaron un diseño inusual que utiliza dos clases adicionales de sólidos, “conductores iónicos y electrónicos mixtos” (MIEC) y “aisladores de iones de litio y electrones” (ELI), que son químicamente estables en contacto con el litio.
