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    Comprender por qué se degradan las baterías de iones litio y cuáles son sus efectos ha sido un desafío para los científicos. Ahora han obtenido pistas para entender el proceso, 'desnudando' la batería: lograron ver y analizar los procesos físicos y químicos que ocurren durante las descargas de energía. Estos son los resultados.

    Aunque se han reducido los costos de las baterías de iones de litio (porque se han empezado a fabricar en masa), aún falta camino por recorrer para que se logren imponer en el mercado y se empiecen a utilizar de forma generalizada. Pese a los beneficios ambientales que supone su uso frente a fuentes tradicionales de energía, uno de los motivos por los que no se ha impuesto es su degradación.

    Pensemos en los vehículos eléctricos: la batería sigue siendo cara y ofrece poca durabilidad. Su vida útil está muy por debajo de la expectativa de los consumidores, que mayoritariamente compran los vehículos pensando en tenerlos por un largo período. 

    Los científicos saben que los mecanismos de degradación pueden ocurrir en escalas de longitudes desde la nano a la macroscópica, y en escalas de tiempo que van desde segundos hasta años. Entender cabalmente cuáles son las condiciones y mecanismos que producen la degradación podría permitirles un mejor control y predicción del estado de salud de los sistemas de baterías y, por ende, crear baterías más duraderas

    El problema radicaba en que hasta ahora no se había podido ver los procesos químicos y físicos en el interior de la batería. Pero un equipo de investigadores encabezado por científicos de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) logró desenrollar virtualmente su bobina de capas de electrodos utilizando un algoritmo diseñado para leer pergaminos de papiro antiguos que por su delicadeza no se pueden abrir físicamente. 

    Según se explica en el estudio publicado en Nature Communications, los investigadores combinaron la tomografía de rayos X y la tomografía de neutrones para rastrear los procesos en lo profundo de una batería de litio durante la descarga de energía. Luego, utilizaron un modelo matemático diseñado para manuscritos demasiado sensibles como para poder ser desenrollados, y desenrollaron las capas de electrodos, lo que reveló que distintas secciones de la batería funcionaban de manera diferente.

    Tomogramas de rayos X y neutrones de la batería cilíndrica de litio
    © Foto : UCL, ILL, HZB / The Faraday Institution
    Tomogramas de rayos X y neutrones de la batería cilíndrica de litio

    Los investigadores descubrieron que el uso de las dos técnicas de imagen y el desenrollado de los electrodos proporcionan una comprensión más completa y precisa del funcionamiento de la batería y cómo, dónde y por qué se degrada con el tiempo. 

    Este nuevo método allana el camino para mejorar el diseño de las celdas cilíndricas de las baterías, utilizando otros químicos o incluso mejorando los modelos matemáticos del rendimiento de la batería. En otras palabras, el método facilita las mejoras en la autonomía y la vida útil de los vehículos eléctricos del futuro; podría desatar una revolución energética

    El proyecto fue financiado por la Institución Faraday, como parte de su proyecto Degradación de baterías.

    Etiquetas:
    Universidad de Cambridge, litio, batería
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