15.09.2021 - Monash University

Una cucharada de azúcar abre el camino a baterías de litio-azufre más duraderas

"En menos de una década, esta tecnología podría dar lugar a vehículos que incluyan autobuses y camiones eléctricos que puedan viajar de Melbourne a Sydney sin necesidad de recargar"

Simplemente añadiendo azúcar, los investigadores del Instituto de Energía de Monash han creado un rival más duradero, ligero y sostenible de las baterías de iones de litio que son esenciales para la aviación, los vehículos eléctricos y los submarinos.

El equipo de Monash, asistido por el CSIRO, informa en Nature Communications de que, utilizando un aditivo a base de glucosa en el electrodo positivo, han conseguido estabilizar la tecnología de las baterías de litio-azufre, que desde hace mucho tiempo se promociona como la base de la próxima generación de baterías.

"En menos de una década, esta tecnología podría dar lugar a vehículos como autobuses y camiones eléctricos que puedan viajar de Melbourne a Sydney sin necesidad de recargar. También podría permitir la innovación en los drones de reparto y agrícolas, donde el peso ligero es primordial", afirma el autor principal, el profesor Mainak Majumder, del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial y Director Asociado del Instituto de Energía de Monash.

En teoría, las baterías de litio-azufre podrían almacenar entre dos y cinco veces más energía que las de iones de litio del mismo peso. El problema ha sido que, al utilizarlas, los electrodos se deterioraban rápidamente y las baterías se rompían. Esto se debía a dos razones: el electrodo positivo de azufre sufría una importante expansión y contracción que lo debilitaba y lo hacía inaccesible al litio, y el electrodo negativo de litio se contaminaba con compuestos de azufre.

El año pasado, el equipo de Monash demostró que podía abrir la estructura del electrodo de azufre para acomodar la expansión y hacerlo más accesible al litio. Ahora, al incorporar azúcar a la arquitectura en forma de red del electrodo, han estabilizado el azufre, impidiendo que se desplace y cubra el electrodo de litio.

Los prototipos de celdas de prueba construidos por el equipo han demostrado tener una vida útil de carga y descarga de al menos 1.000 ciclos, al tiempo que mantienen una capacidad mucho mayor que las baterías de iones de litio equivalentes. "Así, cada carga dura más, lo que prolonga la vida útil de la batería", afirma el primer autor y estudiante de doctorado Yingyi Huang. "Y la fabricación de las baterías no requiere materiales exóticos, tóxicos y caros".

Yingyi y sus colegas se inspiraron en un informe geoquímico de 1988 que describe cómo las sustancias a base de azúcar resisten la degradación en los sedimentos geológicos formando fuertes enlaces con los sulfuros.

El Dr. Mahdokht Shaibani, segundo autor e investigador de Monash, afirma: "Aunque nuestro equipo ha resuelto muchos de los problemas del lado del cátodo de la batería, todavía es necesario seguir innovando en la protección del ánodo de metal de litio para permitir la adopción a gran escala de esta prometedora tecnología, innovaciones que pueden estar a la vuelta de la esquina."

El proceso fue desarrollado por el equipo de Monash con la importante contribución del grupo de investigación del Dr. Matthew Hill en CSIRO Manufacturing.

El Programa de Investigación sobre Baterías de Litio y Azufre de la Universidad de Monash ha recibido el apoyo del Gobierno de la Commonwealth a través del Consejo Australiano de Investigación y del Departamento de Industria, Innovación y Ciencia. Además, el trabajo también ha contado con el apoyo de Cleanfuture Energy, Australia, una filial australiana del Grupo Enserv de Tailandia.

Enserv Australia espera desarrollar y fabricar las baterías en Australia, el mayor productor mundial de litio. "Queremos utilizar esta tecnología para entrar en el creciente mercado de los vehículos eléctricos y los dispositivos electrónicos", afirma Mark Gustowski, Director General de Enserv Australia. "Tenemos previsto fabricar las primeras baterías de litio-azufre en Australia utilizando litio australiano en un plazo de unos cinco años".

Enserv es una empresa de investigación e innovación en materia de energía que comprende dos negocios principales: Clean Energy Innovation y Clean Energy Generation.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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