Superado uno de los obstáculos fundamentales de las baterías de litio, que podrán cargarse más rápido

Superado uno de los obstáculos fundamentales de las baterías de litio, que podrán cargarse más rápido

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Publicado: 24/08/2023 17:34

Un reciente estudio liderado por el Dr. Xuekun Lu de la Universidad Queen Mary de Londres ha encontrado una solución para evitar el problema del revestimiento de litio en las baterías de los coches eléctricos.

Este fenómeno, que puede dañar las baterías y llevar a tiempos de carga más largos, ha sido una preocupación constante en el desarrollo de baterías de iones de litio para automóviles eléctricos.

El equipo de investigadores, que colabora con expertos tanto del Reino Unido como de los Estados Unidos, ha identificado una forma de optimizar la microestructura del electrodo negativo (cátodo) de grafito, uno de los componentes clave en las baterías de iones de litio.

Combatir el revestimiento de litio

El revestimiento de litio ocurre cuando los iones de litio se acumulan en la superficie de este electrodo en lugar de intercalarse en su estructura, lo que lleva a la formación de una capa de litio metálico que puede crecer con el tiempo.

Esto no sólo disminuye la vida útil de la batería, sino que también aumenta el riesgo de cortocircuitos peligrosos.

Los números de paso de tiempo estampados en las imágenes ópticas corresponden a los del perfil de voltaje. El campo de visión de la microscopía óptica muestra los primeros 400 µm de un espesor total de 2,2 mm (es decir, en dirección horizontal en el plano). Los datos de origen se proporcionan como un archivo de datos de origen. Imagen: Queen Mary University

El Dr. Lu explica que al ajustar la morfología de las partículas del electrodo negativo de grafito y crear una distribución más uniforme, se logra evitar significativamente el revestimiento de litio y, por ende, mejorar el rendimiento de la batería.

Utilizando un modelo de batería 3D innovador, el equipo pudo comprender mejor cómo y cuándo se inicia el proceso de revestimiento de litio y cómo este crece con el tiempo. Este avance podría tener un impacto sustancial en el futuro de los vehículos eléctricos, ya que promete tiempos de carga más rápidos y baterías más seguras y duraderas.

Baterías con mayor densidad energética

El estudio no solo resuelve el desafío del revestimiento de litio, sino que también abre nuevas puertas en el desarrollo de baterías para vehículos eléctricos.

Al mejorar la microestructura del electrodo de grafito, se observó un aumento en la densidad de energía de la batería. Esto podría traducirse en automóviles eléctricos capaces de recorrer distancias aún mayores con una sola carga, lo que podría impulsar la adopción de vehículos eléctricos al abordar una de las preocupaciones clave de los consumidores: la autonomía.

a – e Distribución de densidad de corriente prevista de las reacciones de litiación/delitiación (perfiles azules) y de revestimiento/extracción (perfiles verdes) durante la carga y la relajación mediante modelado macroscópico de campo de fase; f separación de fases dependiente de la velocidad y heterogeneidades a nivel de partícula única observadas dentro del campo de visión. Las partículas A, B, C y D representan los mecanismos de litiación típicos observados en el electrodo de grafito. Imagen: Queen Mary University

Por todo ello, el estudio dirigido por el Dr. Lu y su equipo en la Universidad Queen Mary de Londres aspira a revolucionar la industria de los vehículos eléctricos al superar uno de los obstáculos fundamentales en la tecnología de baterías.

La optimización de la microestructura del electrodo negativo de grafito ofrece la posibilidad de cargas más rápidas, baterías más eficientes y, en última instancia, automóviles eléctricos más atractivos y competitivos en el mercado.

Ahora bien, ¿será esta una más de las promesas que nunca llegan al mercado o, realmente, marcará un punto de inflexión en la industria del coche eléctrico?