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Pulsos electroquímicos: el secreto de las baterías sólidas de litio de la siguiente generación de coches eléctricos

Grafeno Janus para baterías de sodio

Universidad Tecnológica de Charlmers

11/11/2021 - 10:25

La necesidad de crear baterías sin parar porque el mundo se ha vuelto eléctrico está haciendo que los científicos se dejen la piel ideando nuevas formas de almacenar energía de forma eficiente y factible.

Dos de las vías más prometedoras en el desarrollo del almacenamiento de energía de próxima generación implican el uso de litio metálico de alta densidad y un electrolito sólido en lugar de líquido. Esto es muy difícil de conseguir, pero hay un avance que podría solucionarlo todo.

Científicos estadounidenses han demostrado que los problemas de estabilidad asociados a estas arquitecturas podrían resolverse con la ayuda de pulsos electroquímicos, lo que allanaría el camino para que los EVs y los smartphones funcionen mucho más tiempo con cada carga.

Parte de este campo de investigación se centra en los ánodos, que actúan como uno de los dos electrodos del dispositivo y ayudan a facilitar el transporte de iones de litio a través de un electrolito líquido.

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Esto es lo que provoca que exploten las baterías de metal de litio

Los ánodos actuales están hechos de una mezcla de grafito y cobre, pero el litio metálico puro es una alternativa plausible, ya que ofrece la mayor densidad energética entre los materiales sólidos actuales.

Sin embargo, la integración del litio metálico en las baterías ha resultado difícil hasta ahora debido a diversos problemas de seguridad.

En este sentido, hay una línea de investigación que sostiene que el uso de un electrolito sólido en lugar de uno líquido daría lugar a una batería más adecuada para el uso del litio metálico.

Imagen recreada de los Pulsos electroquímicos
Andy Sproles/ORNL, U.S. Dept. of Energy

Y en esta intersección de materiales se centra el nuevo trabajo de los científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), que creen haber dado con una forma de unirlos de manera estable y duradera que no comprometa el rendimiento.

La unión de materiales en las baterías de estado sólido suele ser una tarea complicada, ya que los continuos ciclos de carga y descarga provocan inestabilidad en las uniones y hacen que se formen huecos, algo conocido como impedancia de contacto.

Aplicar presión es una forma de resolver este problema, pero es una técnica que tendría que utilizarse periódicamente mientras la batería funciona (y que tiene el inconveniente de que puede provocar un cortocircuito).

Batería coche eléctrico

Getty Images

Los científicos del ORNL descubrieron que podían eliminar estos vacíos aplicando un pulso electroquímico corto de alto voltaje cuando el ánodo de metal de litio se une a un electrolito sólido.

Estos pulsos hacen que una corriente rodee los vacíos, lo que hace que se disipen, dando lugar a un contacto más amplio en la interfaz de los materiales.

Dado que esto no tiene ningún efecto perjudicial para la batería, y que la técnica de pulsación podría aplicarse para restaurarla hasta casi su capacidad original, los científicos imaginan que esta tecnología ofrecerá algún día una forma viable de gestionar las baterías de metal-litio de estado sólido durante su funcionamiento

Además dicen que este tipo de sistema podría ofrecer el doble de densidad energética que las soluciones actuales en un paquete mucho más pequeño, lo que significaría que los vehículos eléctricos podrían viajar mucho más lejos por carga. Parece que todo son buenas noticias.

Etiquetas:

Motor, Batería, Tecnología

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