El MIT desarrolla un electrolito autoensamblable para baterías reciclables de vehículos eléctricos
En un estudio publicado en Naturaleza Química, el equipo demostró un electrolito de estado sólido que se descompone en disolventes orgánicos simples, haciendo que la batería se desmonte para facilitar la recuperación de los componentes. El material pertenece a una clase de moléculas conocidas como anfifilos de aramida (AA), que "que se autoensamblan en agua" e imitan la estabilidad química del Kevlar.
Los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) modificaron los AA con polietilenglicol para conducir iones de litio. En el agua, las moléculas se autoensamblan formando nanoribbones con espinas dorsales robustas, similares a las del Kevlar, y superficies conductoras de iones. El prensado en caliente de estos nanoribbones produce un electrolito en estado sólido que es mecánicamente estable.
Las pruebas demostraron que el electrolito podía transportar iones de litio entre materiales de electrodos comunes como el fosfato de hierro y litio (cátodo) y el óxido de titanio y litio (ánodo). El rendimiento se vio limitado por los efectos de polarización durante la carga rápida, pero el equipo considera el material principalmente como una capa reciclable más que como un sustituto completo de los electrolitos convencionales. Cuando se sumerge en disolventes, el electrolito se disuelve instantáneamente, desmontando la batería en un proceso que se asemeja al del algodón de azúcar en el agua.
"Hasta ahora, en la industria de las baterías nos hemos centrado en materiales y diseños de alto rendimiento, y sólo después hemos intentado averiguar cómo reciclar baterías fabricadas con estructuras complejas y materiales difíciles de reciclar", explica el primer autor Yukio Cho, PhD '23. "Nuestro enfoque consiste en empezar con materiales fácilmente reciclables y averiguar cómo hacerlos compatibles con las pilas. Diseñar las pilas para que sean reciclables desde el principio es un nuevo enfoque".
"No queremos decir que hayamos resuelto todos los problemas con este material", añadió Cho. "Pero lo que estamos imaginando es utilizar este material como una capa en el electrolito de la batería. No tiene por qué ser todo el electrolito para poner en marcha el proceso de reciclaje".
De cara al futuro, Cho cree que el método también podría ayudar a estabilizar el suministro de litio al permitir la recuperación de materiales a gran escala. "Si podemos empezar a reciclar baterías de iones de litio a partir de residuos de baterías a escala, tendrá el mismo efecto que abrir minas de litio en EE.UU.", afirmó.
El trabajo recibió el apoyo de la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. y del Departamento de Energía, y los experimentos se llevaron a cabo en las instalaciones de caracterización nano del MIT.
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