La investigación encontró que evitar la descarga completa de la batería mejora significativamente su ciclo de vida. En pruebas realizadas con baterías de más del 90% de níquel, aquellas que evitaron la descarga total retuvieron el 73.4% de su capacidad después de 300 ciclos, mientras que las que se descargaron por completo solo conservaron 3.8% de capacidad tras 250 ciclos.
- Nueva causa de degradación en baterías de iones de litio descubierta.
- Ocurre durante la descarga, no solo al sobrecargar.
- Reacción química indeseada en cátodo: pérdida de oxígeno → formación de Li₂O
- Más grave en baterías con alto contenido de níquel.
- Evitar descarga total alarga vida útil de forma notable.
- Propuesta: uso controlado para mayor durabilidad y sostenibilidad.
No uses la batería hasta que se agote
Un equipo de investigadores del Departamento de Ingeniería de Baterías de POSTECH, dirigido por la profesora Jihyun Hong, en colaboración con la Universidad Sungkyunkwan, ha identificado un nuevo mecanismo de degradación en las baterías de iones de litio, uno que ocurre no al sobrecargar la batería, sino durante su uso normal: la descarga.
El hallazgo fue publicado como artículo de portada en Advanced Energy Materials, una revista líder en materiales para energía.
Cátodos ricos en níquel: más baratos, pero más frágiles
Las baterías de iones de litio, ampliamente utilizadas en vehículos eléctricos, emplean cátodos ternarios de níquel-manganeso-cobalto (NMC). Para reducir costos, la industria ha incrementado el contenido de níquel, minimizando el uso del costoso cobalto. Sin embargo, esta solución económica ha tenido una consecuencia negativa: una vida útil más corta de la batería.
Un problema oculto en el proceso de descarga
Hasta ahora, se asumía que la degradación se debía principalmente a la sobrecarga. No obstante, las baterías también fallaban bajo condiciones aparentemente normales. Para entenderlo, el equipo se centró en la descarga, el proceso por el cual se consume la energía de la batería.
Ahí encontraron una reacción hasta ahora poco conocida: la reacción de cuasi-conversión, que ocurre cuando se descarga la batería por debajo de los 3,0 V. En este punto, el oxígeno escapa del cátodo y se une con el litio para formar óxido de litio (Li₂O). Este compuesto reacciona con el electrolito, generando gas y acelerando el deterioro de la celda.
Alta concentración de níquel, mayor degradación
La degradación fue más intensa en cátodos con más de 90% de níquel. Además de pérdida de capacidad, se observó hinchazón de la batería, un signo claro de daño interno. Este efecto fue especialmente marcado cuando las baterías se usaron hasta agotar casi toda su capacidad.
Evitar la descarga profunda: una solución simple y efectiva
El equipo descubrió que controlar el nivel de descarga puede extender significativamente la vida útil de la batería. En pruebas realizadas:
- Baterías con descarga profunda: solo 3,8% de capacidad retenida tras 250 ciclos.
- Baterías con descarga controlada: 73,4% de capacidad retenida tras 300 ciclos.
Conclusión: no agotar completamente la batería puede multiplicar su durabilidad y fiabilidad.
Optimizar el uso de las baterías no solo mejora su rendimiento, sino que tiene un impacto directo en la sostenibilidad ambiental:
- Menor frecuencia de reemplazo = menos residuos electrónicos
- Mayor eficiencia de recursos: se aprovechan mejor los materiales críticos como el níquel y el litio
- Menor huella de carbono: al alargar la vida útil, se reduce la necesidad de nuevas baterías y los procesos contaminantes asociados
- Mayor viabilidad para energías renovables: al mejorar la durabilidad de sistemas de almacenamiento, se refuerza la estabilidad de redes eléctricas basadas en solar y eólica
Este tipo de investigación acerca la transición energética a una realidad más limpia y eficiente, con soluciones técnicas de bajo costo y fácil implementación.
Fabián dice
vaya proeza jajaja eso se sabía hace tiempo tomando como modelo la profundidad de descarga de una batería de litio en una instalación fotovoltaica , eso se debe tomar como ejemplo para todo tipo de baterías incluyendo la de los móviles