Científicos de la Universidad de Clemson y de la Universidad de Hunan han diseñado una batería que es capaz de extinguir su propio incendio, en caso de producirse. Esto llevaría a unos niveles de seguridad sin precedentes.
Si bien existe mucho mito y un exceso de alarmismo acerca de las baterías de los vehículos eléctricos, tampoco podemos negar que la tecnología actual debe enfrentarse a desafíos de seguridad y durabilidad.
Particularmente en el caso de las baterías de iones de litio. En ellas, la temperatura varía durante su carga y descarga debido a la resistencia interna, y las altas temperaturas externas o desiguales pueden comprometer su seguridad y vida útil.
Además, las baterías de iones de litio, con electrolitos inflamables, son especialmente vulnerables a la fuga térmica, un proceso incontrolable que puede provocar incendios o explosiones al acelerar reacciones químicas no deseadas. Igualmente, cargarlas demasiado rápido puede generar dendritas de litio en el ánodo, lo que puede originar cortocircuitos internos y sobrecalentamiento.
Para abordar estos problemas, la ciencia investiga la posibilidad de reemplazar los electrolitos inflamables con retardantes de llama, lo que podría hacer que las baterías de iones de litio sean más seguras a corto plazo y permitir mejoras a largo plazo para reducir los riesgos de seguridad.
El proyecto de batería autoextinguible
Apparao Rao, de la Universidad de Clemson y Bingan Lu, de la Universidad de Hunan, han publicado un estudio en el que describen un diseño innovador de batería recargable autoextinguible.
En dicho diseño, el electrolito tradicionalmente usado en baterías de iones de litio, que es altamente inflamable, es reemplazado con materiales presentes en extintores comerciales. Este nuevo electrolito permite que la batería se apague por sí sola en caso de incendio.
La investigación logró producir baterías con este electrolito que funcionaron eficientemente en un amplio rango de temperaturas y demostraron una efectiva extinción de incendios internos. Además, las baterías pasaron la prueba de penetración de clavos, un método estándar para evaluar la seguridad de las baterías de iones de litio, sin incendiarse cuando se les aplicó el impacto.
Un electrolito no inflamable
El objetivo era desarrollar un electrolito no inflamable, eficiente en la transferencia de calor, resistente y compatible con diversas químicas de baterías.
En lugar de utilizar disolventes orgánicos costosos y potencialmente dañinos para el medio ambiente, se optó por adaptar refrigerantes comerciales ampliamente disponibles, como el Novec 7300, que es seguro, asequible, no inflamable y no contribuye al calentamiento global.
La combinación de este fluido con otros químicos permitió crear un electrolito con las características deseadas, capaz de mantener su capacidad durante un año completo de carga y descarga de la batería.
Retos a superar
El estudio se centra en desarrollar baterías autoextinguibles utilizando iones de metales alcalinos más abundantes que el litio, como el potasio.
Pero, si bien el electrolito diseñado funciona para baterías de iones de potasio y litio, aún queda pendiente investigar su viabilidad para otros tipos de baterías, como las de sodio, aluminio y zinc.
El objetivo es crear baterías prácticas, respetuosas con el medio ambiente y sostenibles, independientemente del tipo de iones utilizados. Además, el electrolito alternativo presenta propiedades físicas similares a los electrolitos actuales, lo que facilita su integración en las líneas de producción existentes de baterías de iones de litio.
Si la industria adopta esta tecnología, podría fabricar baterías no inflamables utilizando sus instalaciones actuales.
Fuente | Universidad de Clemson
