Pronto podría ser posible una vida más larga para las baterías de iones de litio

Un grupo de científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju (GIST) en Gwangju, Corea del Sur, dice que ha desarrollado un “método universal” para mejorar la vida útil de las baterías de iones de litio.

Un comunicado que describe el avance afirma que “el advenimiento de los vehículos eléctricos ha dado lugar a la demanda de baterías de iones de litio con altas densidades de energía. Esto ha llevado al desarrollo de ánodos con gran capacidad de almacenamiento de carga. Desafortunadamente, esta capacidad de almacenamiento tiende a degradarse en múltiples ciclos de carga/descarga, lo que reduce la vida útil de la batería”.

La vida útil más corta de la batería, dice, es el resultado de “un cambio de volumen irreversible en el ánodo durante el ciclo, que provoca la degradación de los contactos eléctricos y el colapso estructural”.

los secuencia de eventos en el ciclo de carga/descarga es como sigue:

  • Durante la carga, los iones de litio se mueven desde el cátodo y se combinan con las nanopartículas en el ánodo.
  • Durante la descarga, los iones de litio regresan al cátodo y, con el tiempo, las nanopartículas en el ánodo se agrietan y se agrupan en la interfaz electrodo-electrolito.
  • Eso provoca una desconexión eléctrica, lo que reduce la cantidad de carga que el ánodo puede almacenar o transportar.

Los investigadores de GIST discutieron sus hallazgos en detalle en un artículo que apareció en una publicación llamada The Revista de química de materiales A a principios de este año.

El profesor Hyeong-Jin Kim, coautor, dijo que el objetivo era desarrollar un proceso de electrodos que pudiera aumentar la densidad de energía en consonancia con el rápido crecimiento de la industria de las baterías.

“El método desarrollado por los investigadores fortalece el ánodo y lo hace más resistente a los cambios de volumen al encapsular las nanopartículas en una estructura similar a una red elástica”.

Luego utilizaron una técnica llamada ‘recubrimiento por rotación’ para recubrir la superficie del ánodo con un material llamado óxido de grafeno reducido (rGO): “El recubrimiento rGO sirvió como una capa semilla para la deposición de una capa protectora que consiste en óxido de zinc con magnesio y galio óxidos metálicos añadidos (MGZO). Esta capa de MGZO proporcionó estabilidad estructural al ánodo”, dice el comunicado.

“Después de la prueba, el ánodo modificado podría retener la mayor parte de su carga incluso después de varios ciclos de carga/descarga”.

Kim afirmó que la estructura retuvo una alta capacidad de almacenamiento después de 500 ciclos y mostró un 91 por ciento eficiencia culómbica, que se relaciona con la duración de la batería. “Esto podría allanar el camino para los vehículos eléctricos que nos permitan conducir largas distancias con una sola carga”, dijo.

Es de destacar que los investigadores dijeron que los “ánodos se pueden modificar independientemente de cómo se fabricaron, lo que lo convierte en un método universalmente aplicable para mejorar la vida útil de la batería”.