Un paso más cerca de crear baterías orgánicas

Los investigadores de la Universidad de York han descubierto una forma de hacer que las baterías de litio sean más respetuosas con el medio ambiente, conservando al mismo tiempo el rendimiento, la estabilidad y la capacidad de almacenamiento.

Las baterías de iones de litio utilizan metales pesados tóxicos que pueden tener un impacto en el medio ambiente cuando se extraen del suelo y son difíciles de eliminar de forma segura. El cobalto es uno de esos metales pesados, utilizado en los electrodos de las baterías. Parte del problema es que el litio y el cobalto no están disponibles en abundancia, y los suministros están disminuyendo.

El uso de materiales orgánicos es el camino a seguir y eso tiene a científicos como el Profesor Thomas Baumgartner de la Facultad de Ciencias y su equipo ocupados en desarrollar y probar nuevas moléculas para encontrar las correctas para reemplazar los metales raros actualmente en uso.

"Los materiales orgánicos de electrodos se consideran materiales extremadamente prometedores para baterías sostenibles con capacidades de alta potencia", dice.

Su último avance es la creación de una nueva molécula orgánica basada en el carbono que puede sustituir al cobalto que se utiliza actualmente en los cátodos o a los electrodos positivos de las baterías de iones de litio. El nuevo material aborda las deficiencias del material inorgánico manteniendo el rendimiento.

"Los electrodos hechos con materiales orgánicos pueden hacer que la fabricación a gran escala, el reciclaje o la eliminación de estos elementos sea más respetuosa con el medio ambiente", dice Baumgartner. "El objetivo es crear baterías sostenibles que sean estables y que tengan una capacidad igual o mejor".

La investigación se publica y aparece en la portada de la edición de marzo de la revista Batteries & Supercaps, una publicación de ChemPubSoc.

"Con esta clase particular de moléculas que hemos fabricado, el componente electroactivo es muy adecuado para las baterías, ya que es muy bueno para almacenar cargas eléctricas y tiene una buena estabilidad a largo plazo", dice.

Baumgartner y su grupo informaron previamente sobre el componente electroactivo en un artículo publicado en la revista Advanced Energy Materials.

"Hemos optimizado este componente electroactivo y lo hemos puesto en una batería. Tiene un voltaje muy bueno, hasta los 3,5 voltios, que es realmente donde están las baterías actuales", dice. "Es un importante paso adelante en la fabricación de baterías completamente orgánicas y sostenibles".

Baumgartner, junto con los investigadores postdoctorales Colin Brides y Monika Stolar, también han demostrado que este material es estable en el funcionamiento a largo plazo con la capacidad de cargar y descargar durante 500 ciclos. Uno de los inconvenientes de los electrodos inorgánicos es que generan un calor significativo al cargarse y requieren tasas de descarga limitadas por razones de seguridad. Esta nueva molécula aborda esa deficiencia.

El siguiente paso, dice Baumgartner, es mejorar aún más la capacidad. Su equipo está desarrollando actualmente la próxima generación de moléculas que se muestran prometedoras en poder aumentar la capacidad actual.