Una nueva tecnología de baterías podría conducir a vehículos eléctricos más seguros y de mayor consumo energético
Los investigadores desarrollan una forma de prevenir los daños que afectan a las baterías de litio de última generación
Investigadores de la Universidad de Maryland que estudian cómo fallan las baterías de litio han desarrollado una nueva tecnología que podría permitir que la próxima generación de vehículos eléctricos (VE) y otros dispositivos sean menos propensos a los incendios de baterías al tiempo que aumentan el almacenamiento de energía.
El innovador método, presentado en un artículo publicado en la revista Nature, suprime el crecimiento de las dendritas de litio -unas dañinas estructuras en forma de rama que se desarrollan en el interior de las llamadas baterías de litio de estado sólido-, lo que impide a las empresas comercializar ampliamente esta prometedora tecnología. Pero este nuevo diseño de "capa intermedia" para baterías, dirigido por el catedrático del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular Chunsheng Wang, detiene la formación de dendritas y podría abrir la puerta a la producción de baterías de estado sólido viables para vehículos eléctricos.
Al menos 750.000 vehículos eléctricos registrados en Estados Unidos funcionan con baterías de iones de litio, muy populares por su gran capacidad de almacenamiento de energía, pero que contienen un electrolito líquido inflamable que arde cuando se sobrecalienta. Aunque ninguna agencia gubernamental hace un seguimiento de los incendios de vehículos por tipo de coche, y los incendios de baterías de coches eléctricos parecen ser relativamente raros, plantean riesgos particulares; la Junta Nacional de Seguridad en el Transporte informa de que los primeros intervinientes son vulnerables a los riesgos de seguridad, incluida la descarga eléctrica y la exposición a gases tóxicos que emanan de las baterías dañadas o en llamas.
Las baterías de estado sólido podrían dar lugar a coches más seguros que los actuales modelos eléctricos o de combustión interna, pero crear una estrategia para sortear los inconvenientes fue laborioso, según Wang. Cuando estas baterías funcionan a las altas capacidades y ritmos de carga y descarga que exigen los vehículos eléctricos, las dendritas de litio crecen hacia el lado del cátodo, provocando cortocircuitos y una merma de la capacidad.
En 2021, Hongli Wan, asociado postdoctoral, y él empezaron a desarrollar una teoría sobre la formación del crecimiento de dendritas de litio, que sigue siendo objeto de debate científico, explican los investigadores.
"Después de descifrar esa parte, propusimos la idea de rediseñar las capas intermedias que suprimirían eficazmente el crecimiento de dendritas de litio", dijo.
Su solución es única porque estabiliza las interfaces de la pila entre el electrolito sólido y el ánodo (por donde entran los electrones de un circuito) y el electrolito y el cátodo (por donde sale la energía de la pila). La nueva estructura de la batería añade una capa intermedia rica en flúor que estabiliza el lado del cátodo, así como una modificación de la capa intermedia del ánodo con magnesio y bismuto que suprime la dendrita de litio.
"Las baterías de estado sólido son la próxima generación porque pueden conseguir un alto nivel de energía y seguridad. En las baterías actuales, si se consigue mucha energía, se sacrifica la seguridad", afirma Wang.
Los investigadores tienen otros retos que resolver antes de que el producto entre en el mercado. Para comercializar las baterías de estado sólido, los expertos tendrán que reducir la capa de electrolito sólido hasta conseguir un grosor similar al del electrolito de las baterías de iones de litio, lo que mejorará la densidad energética, es decir, la cantidad de energía que puede almacenar la batería. Según el equipo, el elevado coste de los materiales básicos es otro de los retos.
Con el objetivo de lanzar las nuevas baterías al mercado en 2026, el fabricante de baterías avanzadas Solid Power tiene previsto comenzar las pruebas de la nueva tecnología para evaluar su potencial de comercialización. Según los investigadores, la investigación continuará con el objetivo de aumentar aún más la densidad energética.
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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