Los investigadores finalmente han resuelto el problema de degradación de estas baterías Li-ion 🔋
Los científicos de la Universidad de Texas en Dallas han identificado la causa de la degradación de las baterías LiNiO₂. Este descubrimiento, publicado en Advanced Energy Materials, abre el camino a soluciones para mejorar su estabilidad. Su enfoque innovador consiste en reforzar la estructura del cátodo, un elemento clave de las baterías.
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El profesor Kyeongjae Cho y su equipo utilizaron modelos computacionales para comprender la degradación. Descubrieron que los átomos de oxígeno en el LiNiO₂ provocan inestabilidad, lo que genera grietas. Para contrarrestar este problema, proponen agregar iones positivos para reforzar el cátodo.
Matthew Bergschneider, estudiante de doctorado en ciencia de materiales, lidera un proyecto de fabricación robotizada de prototipos de baterías. Este método permitirá producir cientos de baterías por semana, un paso más hacia la comercialización.
El programa BEACONS, financiado por el Departamento de Defensa, apoya esta investigación. El objetivo es desarrollar tecnologías de almacenamiento de energía más eficientes y formar una mano de obra calificada para este sector en plena expansión.
Las baterías LiNiO₂ podrían reemplazar a las de cobalto, un material escaso y costoso. Este avance podría beneficiar a numerosos campos, desde los teléfonos inteligentes hasta los vehículos eléctricos, ofreciendo una mayor duración de vida.
Los investigadores planean colaborar con socios industriales para comercializar esta tecnología. Su solución podría marcar un punto de inflexión en el campo de las baterías de litio-ion, haciendo que las baterías sean más duraderas y accesibles.
¿Cómo funciona una batería de litio-ion?
Una batería de litio-ion almacena y libera energía gracias al movimiento de los iones de litio entre dos electrodos, el cátodo y el ánodo. Durante la carga, los iones de litio se mueven del cátodo al ánodo. Durante la descarga, regresan al cátodo, generando una corriente eléctrica.
El cátodo generalmente está compuesto por una mezcla de materiales, incluido el cobalto, que es caro y escaso. Los investigadores buscan reemplazar el cobalto con materiales más abundantes y menos costosos.
El electrolito, un líquido o gel conductor, permite el movimiento de los iones entre los electrodos. La estabilidad de estos componentes es crucial para el rendimiento y la duración de la batería.
Los avances en la comprensión de los materiales y los procesos químicos permiten mejorar la eficiencia y la seguridad de las baterías de litio-ion, esenciales para muchas aplicaciones modernas.
¿Qué es la degradación de las baterías?
La degradación de las baterías es un proceso que reduce su capacidad para almacenar y liberar energía con el tiempo. Puede ser causada por varios factores, incluidas reacciones químicas no deseadas, cambios estructurales en los materiales y la formación de grietas.
En el caso de las baterías LiNiO₂, la degradación se debe principalmente a una reacción química que involucra los átomos de oxígeno. Esta reacción provoca inestabilidad en la estructura del cátodo, generando grietas y una pérdida de rendimiento.
Al reforzar la estructura del cátodo con iones positivos, los científicos esperan prolongar la vida útil de las baterías y facilitar su comercialización.