‘Según un nuevo estudio, una presión física ’constante‘ podría ’duplicar» la vida útil de la batería
El equipo de investigación ha publicado recientemente sus conclusiones bajo el título ‘La interacción entre la presión del paquete, la expansión mecánica y las vías de degradación en las baterías de iones de litio’ en la revista Naturaleza Energía. Sus resultados sugieren que la vida útil de la batería podría duplicarse si la presión se mantuviera dentro de un rango óptimo preciso.
Para sus experimentos, los investigadores utilizaron un dispositivo especializado que permitía mantener la presión de la batería dentro del rango óptimo. El equipo comprimió una célula tipo bolsa mediante fuelles neumáticos —pequeños cojines llenos de aire que actuaban a modo de abrazadera—. Este aparato mantenía una presión constante, mientras que un sensor supervisaba los cambios de volumen más sutiles durante los ciclos de carga y descarga de la batería.
Antecedentes: Las baterías de iones de litio están formadas por un ánodo, un cátodo y un electrolito. Durante cada ciclo de carga y descarga, los iones de litio se desplazan del ánodo al cátodo y viceversa. Esto provoca que la batería se expanda y se contraiga físicamente —“casi como si respirara”—, explica el profesor Michael De Volder, del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge, quien codirigió la investigación. Sin embargo, “a las baterías no les suele gustar este ciclo de tensión y relajación”.”
De Volder, ingeniero mecánico, explica que, aunque gran parte del trabajo para mejorar las baterías de iones de litio lo llevan a cabo químicos y físicos, él quería investigar el papel que desempeña la mecánica: “Simplemente compramos baterías comerciales y probamos su vida útil sometiéndolas a diferentes presiones. No tuvimos que modificar en absoluto la composición de su electrolito ni de sus electrodos”.”
El equipo del proyecto descubrió que la presión del fuelle debe situarse en torno a los 12,5 bar para influir positivamente en la vida útil de la batería. Según los investigadores, esto equivale aproximadamente a cuatro veces el valor estándar de las pilas de botón convencionales. Fuera de este rango, las baterías se degradaban más rápidamente: “Si la presión es demasiado alta, puede provocar la formación de placas de litio en el ánodo, y si es demasiado baja, puede hacer que el cátodo se agriete”.”
Los científicos observaron que es mucho mejor para la vida útil general de la batería “si la presión se mantiene relativamente constante durante cada ciclo de carga y descarga”, afirma De Volder. “Si se ejerce demasiada presión, el ánodo se ve afectado negativamente. Si no se ejerce suficiente presión, el cátodo comienza a degradarse. Nuestros experimentos han identificado cuál es el ‘punto óptimo’ para las baterías en lo que respecta a la presión”.”
Sin embargo, los resultados se encuentran aún en una fase inicial. Hasta la fecha, De Volder y su equipo solo han probado la tecnología a escala de laboratorio, por lo que sería necesario ampliarla para su aplicación en baterías comerciales. Cambridge Enterprise, la división de innovación de la universidad, ya ha presentado una solicitud de patente. La investigación ha contado con el apoyo parcial del Consejo Europeo de Investigación, la Institución Faraday y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), que forma parte de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI).
0 Comentarios