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, esenciales para la aviación o los vehículos eléctricos.
El equipo de Monash, asistido por el CSIRO, utilizando un aditivo a base de glucosa en el electrodo positivo, han conseguido estabilizar la tecnología de las baterías de litio-azufre, largamente esperada como 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 cientos de kilómetros sin necesidad de recargar. También podría permitir la innovación en los drones de reparto y agrícolas, donde el peso es primordial.
Mainak Majumder, 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, con el uso, 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 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. Y la fabricación de las baterías no requiere materiales exóticos, tóxicos y caros.
Yingyi Huang, estudiante de doctorado.
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.
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, innovación que puede estar a la vuelta de la esquina.
Dr. Mahdokht Shaibani, segundo autor e investigador de Monash
El proceso fue desarrollado por el equipo de Monash con una importante contribución del grupo de investigación del Dr. Matthew Hill en CSIRO Manufacturing.
Enserv Australia espera desarrollar y fabricar las baterías en Australia, el mayor productor mundial de litio.
Queremos usar esta tecnología para entrar en el creciente mercado de los vehículos eléctricos y los dispositivos electrónicos. Tenemos previsto fabricar las primeras baterías de litio-azufre en Australia usando litio australiano en un plazo de unos cinco años.
Mark Gustowski, Director General de Enserv Australia.
Más información: www.nature.com
Vía www.monash.edu
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