Otras veces aquí en FuturoProssimo hablamos de batería e innovaciones prometedoras relacionadas con el campo de la energía portátil. Los problemas que debe superar la investigación científica están relacionados con la durabilidad de las baterías, la potencia suministrada, su eliminación y, por supuesto, su estabilidad frente a temperaturas extremas.
Investigadores de la Universidad de California, San Diego, pueden haber encontrado la solución a este último problema: baterías ion de litio alta densidad que funcionan bien tanto en temperaturas bajo cero como altas, pero no renuncian a un buen rendimiento (de hecho).
Los resultados obtenidos de las baterías
En las pruebas, las baterías de prueba mantuvieron el 87,5% y el 115,9% de su capacidad energética respectivamente a -40°C y +50°C. Además, a estas temperaturas registraron una alta eficiencia de Coulomb, 98,2% y 98,7% respectivamente, lo que significa que las baterías pueden someterse a múltiples ciclos de carga antes de dejar de funcionar. Zheng Chen, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y autor principal del estudio (que te enlazo aquí) ha explicado:
La eficiencia a altas temperaturas es necesaria en áreas donde la temperatura ambiente puede alcanzar más de 40-50 °C y las carreteras son aún más cálidas. En los vehículos eléctricos, los paquetes de baterías generalmente se encuentran debajo del piso, cerca del asfalto caliente.
Chen luego agregó que “las baterías se calientan incluso solo por el paso de la corriente durante el funcionamiento normal. Si las baterías no son capaces de soportar este calentamiento a alta temperatura, su rendimiento se reduce rápidamente”.
La química de las nuevas baterías de alta densidad
Las baterías de alta densidad desarrolladas por Chen y sus colegas toleran tanto el frío como el calor gracias a su electrolito. Este, de hecho, consiste en una solución líquida de dibutil-éter mezclado con una sal de litio. Una característica particular del dibutil éter es que sus moléculas se unen débilmente a los iones de litio. En otras palabras, las moléculas de electrolito pueden desprenderse fácilmente de los iones de litio durante el funcionamiento de la batería.
Esta interacción molecular débil, según descubrieron los investigadores en un estudio anterior, mejora el rendimiento de la batería en temperaturas bajo cero. Además, el éter dibutílico puede soportar fácilmente el calor porque permanece líquido a altas temperaturas (tiene un punto de ebullición de 141 °C).
¿Otra peculiaridad de este electrolito? Es compatible con baterías de litio-azufre, un tipo de batería recargable con un ánodo de metal de litio y un cátodo de azufre. Las baterías de litio-azufre son una parte esencial de las tecnologías de próxima generación porque prometen mayores densidades de energía y menores costos. Pueden almacenar hasta el doble de energía por kilogramo en comparación con las baterías de iones de litio actuales: esto podría duplicar la autonomía de los vehículos eléctricos sin aumentar el peso de la batería. Además, el azufre es más abundante y menos problemático de encontrar que el cobalto utilizado en los cátodos de las baterías de iones de litio tradicionales.
¡Fantástico! Pero hay un PERO...
Sin embargo, las baterías de litio-azufre tienen problemas. Tanto el cátodo como el ánodo son súper reactivos. Los cátodos de azufre son tan reactivos que se disuelven durante el funcionamiento con batería. Este problema empeora a altas temperaturas. Además, los ánodos de metal de litio son propensos a la formación de estructuras similares a agujas llamadas dendritas que pueden perforar partes de la batería y provocar un cortocircuito. Como resultado, las baterías de litio-azufre solo duran decenas de ciclos.
Nuevas baterías de alta densidad: las perspectivas
En resumen, estas baterías de alta densidad podrían permitir que los vehículos eléctricos en climas fríos viajen más tiempo con una sola carga; también podrían reducir la necesidad de sistemas de enfriamiento para evitar que las baterías de los vehículos se sobrecalienten en climas cálidos.
Veremos si esta tecnología encuentra hueco en lo que se está convirtiendo en una auténtica carrera por la creación de una batería capaz de revolucionar el mundo de los vehículos eléctricos. Cada investigación publicada sin duda representa un paso importante hacia la transición a la electricidad y, esperamos, también hacia una mayor sostenibilidad.
