Investigadores del SLAC y Stanford prolongan la vida de las baterías de iones de litio en un 30%, aumentando la vida útil de las baterías de los dispositivos electrónicos de última generación.
Investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleración SLAC del Departamento de Energía y de la Universidad de Stanford podrían haber encontrado una forma de revitalizar las baterías de litio recargables, lo que podría aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos y la vida útil de las baterías de los dispositivos electrónicos de última generación.
Cuando las baterías de litio entran en ciclo, acumulan pequeñas islas de litio inactivo que se separan de los electrodos, lo que disminuye la capacidad de la batería para almacenar carga. Pero el equipo de investigación descubrió que podía hacer que este litio «muerto» se arrastrara como un gusano hacia uno de los electrodos hasta reconectarse, invirtiendo parcialmente el proceso no deseado.
Se está investigando mucho para fabricar baterías recargables más ligeras, más duraderas, más seguras y con mayor velocidad de carga que la tecnología de iones de litio que se utiliza actualmente en teléfonos móviles, ordenadores portátiles y vehículos eléctricos. Se está prestando especial atención al desarrollo de baterías de litio-metal, que podrían almacenar más energía por volumen o peso. Por ejemplo, en los coches eléctricos, estas baterías de nueva generación podrían aumentar el kilometraje por carga y posiblemente ocupar menos espacio en el maletero.
Ambos tipos de baterías utilizan iones de litio cargados positivamente que van y vienen entre los electrodos. Con el tiempo, parte del litio metálico se vuelve electroquímicamente inactivo, formando islas aisladas de litio que ya no se conectan con los electrodos. Esto provoca una pérdida de capacidad y es un problema especial para la tecnología de litio-metal y para la carga rápida de las baterías de iones de litio.
Sin embargo, en el nuevo estudio, los investigadores demostraron que podían movilizar y recuperar el litio aislado para prolongar la vida de las baterías.
La idea del estudio surgió cuando Cui especuló que la aplicación de un voltaje al cátodo y al ánodo de una batería podría hacer que una isla aislada de litio se moviera físicamente entre los electrodos, un proceso que su equipo ha confirmado ahora con sus experimentos.
Los científicos fabricaron una célula óptica con un cátodo de óxido de litio-níquel-manganeso-cobalto (NMC), un ánodo de litio y una isla de litio aislada entre ambos. Este dispositivo de prueba les permitió seguir en tiempo real lo que ocurre en el interior de una batería cuando está en uso.
Descubrieron que la isla de litio aislada no estaba «muerta» en absoluto, sino que respondía a las operaciones de la batería. Cuando se cargaba la pila, la isla se desplazaba lentamente hacia el cátodo; cuando se descargaba, se deslizaba en dirección contraria.
Los resultados, que los científicos validaron con otras baterías de prueba y mediante simulaciones por ordenador, también demuestran cómo se podría recuperar el litio aislado en una batería real modificando el protocolo de carga.
Más información: www.nature.com (texto en inglés).
Vía stanford.edu
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