La ciencia no se rinde con las baterías de litio: este nuevo ánodo de papel de carbono aumentará sus prestaciones

Un equipo de investigación coreano ha logrado un avance significativo en el campo de las baterías de litio al utilizar papel de fibra de carbono como material de ánodo. La innovación promete mejorar la capacidad, los tiempos de carga y la durabilidad de las baterías de vehículos eléctricos.

El mundo está cada vez más enfocado en la descarbonización y la electrificación del transporte, lo que ha llevado a una mayor investigación y desarrollo en la industria de las baterías.

Pero la tecnología de los vehículos eléctricos se ha enfrentado a desafíos significativos en cuanto a capacidad de alcance, duración de la batería y tiempos de carga. Aunque las baterías de iones de litio han sido la principal fuente de energía para los vehículos eléctricos, la capacidad y carga de estos deben mejorar para hacer frente a las demandas diarias de los usuarios de las carreteras en todo el mundo.

Papel de fibra de carbono

La tecnología de papel de fibra de carbono, desarrollada por un equipo del Instituto KIST Jeonbuk de Materiales de Composición Avanzados y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju (GIST), podría suponer un gran paso adelante en la mejora de la durabilidad y vida útil de las baterías de metal de litio para vehículos eléctricos (EV).

Las baterías de metal de litio han surgido como un candidato prometedor para reemplazar las baterías de iones de litio convencionales. Y es que su ánodo de litio tiene una capacidad teórica diez veces mayor que los ánodos de grafito tradicionales.

Sin embargo, durante los procesos de carga-descarga, pueden desarrollarse dendritas de litio en los ánodos, lo que provoca un bajo rendimiento y cortocircuitos. La innovación del papel de fibra de carbono del equipo busca remediar estos problemas.

El equipo de investigación coreano reemplazó una película delgada de cobre recubierta de metal de litio con un papel de fibra de carbono que contenía metal de litio. El papel de fibra de carbono comprendía una estructura jerárquica sobre el monofilamento de carbono que contenía carbono amorfo y nanopartículas inorgánicas. Esto aumentó la afinidad del litio y detuvo la formación de dendritas.

Resultados prometedores

Los resultados fueron ilusionantes: mientras que el ánodo de película delgada de cobre se cortocircuitó después de aproximadamente 100 ciclos, el ánodo de papel de fibra de carbono exhibió una excelente estabilidad cíclica durante 300 ciclos.

Además, el papel de fibra de carbono demostró una alta densidad de energía de 428 Wh/kg, en comparación con los 240 Wh/kg de la película delgada de cobre. El proceso de fabricación también es mucho más fácil porque el litio fundido se puede infundir fácilmente en papel de fibra de carbono.

El Dr. Sung-Ho Lee, Director del Centro de KIST, que dirigió la investigación, destacó que «teniendo en cuenta la densidad cinco veces menor y el menor coste de la fibra de carbono en comparación con el cobre, nuestro material de ánodo propuesto es un logro importante que puede acelerar la comercialización de baterías de metal de litio ligeras y duraderas».

El desarrollo de esta tecnología es un paso importante en la dirección correcta para mejorar la durabilidad y vida útil de las baterías de vehículos eléctricos. La tecnología de papel de fibra de carbono puede optimizar la densidad de energía de la batería EV, así como mejorar la eficiencia y seguridad al prevenir la formación de dendritas de litio.

El desarrollo de baterías más duraderas y eficientes es esencial para la adopción generalizada de vehículos eléctricos y la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles.

La tecnología de papel de fibra de carbono para baterías de metal de litio ofrece una solución prometedora para mejorar la capacidad y los tiempos de carga de las baterías, así como para prolongar su vida útil.

Igualmente, la eliminación de las limitaciones de la tecnología de iones de litio convencional podría allanar el camino para una adopción más amplia de vehículos eléctricos y, en última instancia, para reducir la huella de carbono del sector del transporte.

Fuente | Innovationnewsnetwork