Para que los aviones eléctricos despeguen de verdad y los coches eléctricos recorran distancias mucho más grandes entre cargas, necesitaremos baterías que acumulen mucha más energía sin resultar prohibitivamente pesadas. Un equipo alemán ha desarrollado una nueva batería de litio-metal con una densidad muy superior a la importante referencia de 500 Wh/kg y la capacidad de mantener su rendimiento durante cientos de ciclos.
Las baterías de iones de litio actuales hacen un magnífico trabajo para que nuestro moderno mundo funcione, desde los vehículos eléctricos hasta los teléfonos inteligentes y los ordenadores portátiles, pero los científicos ven un gran potencial que podría desbloquearse mediante ajustes en su arquitectura. Una de las posibilidades más prometedoras es cambiar el grafito usado en uno de los electrodos de la batería por litio metálico puro, un material que puede contener hasta 10 veces más energía.
Por esta razón, el litio metálico es aclamado como un “material de ensueño” por algunos investigadores de baterías y podría ayudarnos a superar un cuello de botella clave en el almacenamiento de energía, pero los problemas de estabilidad han plagado la tecnología hasta ahora. Gran parte de ellos están relacionados con las reacciones adversas entre la solución electrolítica, que transporta los iones de litio, y los dos electrodos de la batería, el cátodo y el ánodo.
Entre los muchos grupos de investigación que trabajan para resolver este problema se encuentra un equipo del Instituto Tecnológico de Karlsruhe y del Instituto Helmholtz de Ulm (HIU), que ha ideado un diseño que evita en gran medida este problema.
Los investigadores empezaron con lo que se describe como un cátodo estratificado pobre en cobalto y rico en níquel (NCM88) y un electrolito orgánico disponible en el mercado llamado LP30. Aunque el cátodo alcanzaba una alta densidad energética, pronto se produjo una inestabilidad y la capacidad de almacenamiento disminuía a medida que la batería se sometía a ciclos.
En el electrolito LP30, las partículas se agrietan en el cátodo. Dentro de estas grietas, el electrolito reacciona y daña la estructura. Además, se forma una gruesa capa que contiene litio en el ánodo.
Así que el equipo cambió el electrolito LP30 por uno alternativo, y uno que aportó profundas mejoras en el rendimiento. Descrito como un electrolito líquido iónico (ILE) no volátil, poco inflamable y de doble anión, este ingrediente resultó evitar en gran medida los defectos estructurales del cátodo y salvó a la batería de las fatales reacciones electroquímicas.
Con la ayuda del ILE, las modificaciones estructurales en el cátodo rico en níquel pueden reducirse considerablemente.
Dr. Guk-Tae Kim.
fuente: ecoinventos.com
