Cultivar cristales de litio uniformes: la clave para las baterías de carga rápida sin limitaciones

El avance tecnológico liderado por un grupo de nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego promete revolucionar la forma en que se utilizan las baterías de litio.

Hasta ahora, un obstáculo importante ha estado limitando el uso de baterías de metal de litio de alta densidad en aplicaciones como vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos portátiles.

Y es que la carga lenta de las baterías de litio actuales es casi una obligación por la necesidad de minimizar la formación de dendritas de litio durante los procesos de carga rápida, que pueden destruir el rendimiento de la batería y causar problemas de seguridad.

Sin embargo, con la nueva técnica desarrollada por los nanoingenieros de la UC San Diego, se podría eliminar este obstáculo y permitir una carga más rápida de las baterías de litio sin comprometer el rendimiento ni la seguridad de estas.

La sabiduría predominante es que el litio crece mejor en superficies que le gustan, superficies que son litiófilas. En este trabajo, demostramos que eso no siempre es cierto

Ping Liu, Profesor de Nanoingeniería de la UC San Diego

Al menos eso es lo que afirman los creadores de esta nueva técnica, que según ellos tiene el potencial de impulsar el uso de baterías de litio más densas y eficientes en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos portátiles.

De confirmarse, la capacidad de cargar rápidamente estas baterías sin comprometer su rendimiento o seguridad será un avance importante para la tecnología de baterías, y puede llevar a un futuro en el que la energía renovable y sostenible sea aún más accesible y esté disponible para todo el mundo.

Cultivo de litio uniforme

El nuevo avance científico, que ha sido publicado en la revista científica Nature Energy, hace posible cargar baterías de litio en una hora, lo que las hace más competitivas que las baterías de iones de litio actuales.

Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han encontrado una manera de cultivar cristales de metal de litio de manera rápida y uniforme en una superficie específica.

Al hacer crecer estos cristales, se evita la formación de dendritas, que son picos que afectan el rendimiento de la batería. Este enfoque permitirá el uso más generalizado de baterías de metal de litio en aplicaciones como vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos portátiles.

En lugar de usar una superficie de cobre en el ánodo de las baterías, los investigadores utilizaron una superficie de nanocompuesto litiófobo hecha de fluoruro de litio y hierro.

Al depositar el litio en esta superficie, se formaron semillas de cristal de litio y, a partir de ellas, crecieron capas densas de metal de litio. Esto resultó en baterías de metal de litio de vida útil prolongada que se pueden cargar de manera rápida y eficiente.

Un descubrimiento poco convencional

«La superficie nanocompuesta especial es el descubrimiento», especifica el profesor de nanoingeniería de UC San Diego, Ping Liu, autor principal del artículo. «Hemos desafiado la noción tradicional de qué tipo de superficie se necesita para hacer crecer cristales de litio».

«La sabiduría predominante es que el litio crece mejor en superficies que le gustan, superficies que son litiófilas», prosigue Liu. «En este trabajo, demostramos que eso no siempre es cierto. Al sustrato que usamos no le gusta el litio».

Ping Liu también explica que dicho sustrato litiófobo «proporciona abundantes sitios de nucleación junto con un rápido movimiento superficial del litio». La combinación de ambos factores conduce «al crecimiento de estos hermosos cristales. Este es un buen ejemplo de una visión científica que resuelve un problema técnico», concluye.

Fuente | Nature Energy