Los científicos descubren el “santo grial” de las baterías para vehículos eléctricos por accidente
Los científicos encontraron una manera inesperada de comercializar una innovadora forma de tecnología de baterías, la cual abrirá las posibilidades para una nueva generación de robots de gran autonomía y vehículos eléctricos.
Los ingenieros de la Universidad de Drexel en Filadelfia se toparon de manera accidental con la técnica mientras trabajaban en otra solución para mejorar la viabilidad de las baterías de litio-azufre, que a menudo son descritas como el “santo grial” de las baterías, debido a las grandes mejoras que ofrecen en comparación con las baterías estándares de ion-litio.
Las baterías de litio-azufre tienen tres veces mayor capacidad de carga potencial de las baterías de ion-litio, que son utilizadas en todo, desde smartphones hasta automóviles eléctricos. Sin embargo, su inestabilidad inherente las ha hecho hasta ahora inadecuadas para aplicaciones comerciales, ya que las baterías de litio-azufre reciben un cambio de tamaño del 78 por ciento en cada ciclo de carga.
Superar este problema no solo mejoraría de manera radical el rendimiento de los dispositivos que funcionan con baterías, sino que también abordaría algunas de las preocupaciones ambientales que conllevan las baterías de ion-litio, como el abastecimiento y el desecho de materias primas raras.
El equipo de investigación de Drexel estaba en búsqueda de una manera de rediseñar el cátodo de la batería para evitar las reacciones químicas dañinas que tienen lugar durante el proceso de carga, pero lo que descubrieron fue una rara fase química de azufre que evita la reacción.
El descubrimiento evita la formación de un compuesto químico conocido como polisulfuro y, en su lugar, cristaliza el azufre en algo llamado azufre monoclínico en fase gamma, que antes solo se había logrado a altas temperaturas en entorno de laboratorio.
“Al principio, era difícil creer que esto era lo que detectábamos, porque en todas las investigaciones anteriores, el azufre monoclínico ha sido inestable por debajo de los 95 °C”, dijo Rahul Pai, coautor de la investigación, fue publicada en la revista Communications Chemistry de Nature.
“En el siglo pasado, solo ha habido un puñado de estudios que produjeron azufre gamma monoclínico y solo ha sido estable durante 20-30 minutos como máximo. Pero lo logramos crear en un cátodo que experimentaba miles de ciclos de carga y descarga sin disminuir su rendimiento, y un año después, nuestro ensayo muestra que la fase química se ha mantenido igual”.
Después de 4.000 ciclos de carga y descarga en el transcurso de un año, lo que equivale a 10 años de uso regular, el cátodo de azufre permaneció estable y no se degradó. Como se predijo, la capacidad de la batería era más del triple que la de una batería de ion-litio.
Los científicos ahora trabajan para comprender por completo el mecanismo exacto detrás del innovador proceso, con la esperanza de comercializar la tecnología en un futuro.
“Este igual es un descubrimiento emocionante y podría abrir varias puertas para desarrollar una tecnología de baterías más sostenible y asequible”, dijo la Dra. Vibha Kalra, del Departamento de Ingeniería Química y Biológica de la Universidad de Drexel.
“Dejar de lado la dependencia del litio y otros materiales que son caros y difíciles de extraer de la tierra es un paso vital para el desarrollo de baterías y la expansión en nuestras capacidades de utilizar fuentes de energía renovables”.