La nueva batería de azufre de litio de alta densidad de energía funciona en temperaturas extremas
5 de julio de 2022
Como parte de su investigación sobre la tecnología de baterías de próxima generación, los científicos de la Universidad de California en San Diego están explorando proyectos que pueden operar en temperaturas extremas y están comenzando a abrirse camino de manera significativa. En su último estudio, el equipo demostró una batería de litio que no solo puede funcionar en temperaturas bajo cero y abrasadoras, sino que también puede almacenar el doble de energía que los dispositivos actuales y ser más respetuosa con el medio ambiente mientras está en funcionamiento.
El año pasado vimos un avance interesante por parte del mismo grupo de investigadores, que surgió de la capacidad de manipular el movimiento de iones en una batería de litio. Esto se ve facilitado por una solución electrolítica reinventada, que transporta iones de litio entre los dos electrodos de una batería, el cátodo y el ánodo.
El equipo tuvo éxito con un electrolito que formaba enlaces más débiles con los iones de litio, lo que les permitía distribuirse de manera más uniforme durante la carga. Este electrolito débilmente enlazado se integró en una batería de litio experimental con un ánodo de metal de alta densidad y un cátodo a base de azufre capaz de operar a temperaturas bajo cero conservando gran parte de su capacidad.
Al continuar experimentando con su receta de electrolitos, los científicos ahora han desarrollado una versión que también opera en el otro extremo del espectro. El nuevo electrolito contiene sal de litio y dibutil éter, un compuesto químico con un punto de ebullición de 141 °C (286 °F), que permite que el electrolito permanezca líquido a alta temperatura.
En experimentos de prueba con este electrolito, las baterías pudieron mantener el 87,5 por ciento de su capacidad a -40 °C (-40 °F) y el 115,9 por ciento de su capacidad a 50 °C (122 °F). También demostraron altas eficiencias culómbicas superiores al 98 por ciento a estas temperaturas, lo que se refiere a su capacidad para manejar múltiples ciclos de carga antes del final de su vida útil.
Una batería capaz de operar en temperaturas frías podría hacer que los vehículos eléctricos funcionen más tiempo en climas fríos. Por el contrario, una batería que pueda funcionar de forma segura a temperaturas más altas podría eliminar la necesidad de sistemas de refrigeración para evitar el sobrecalentamiento, entre otros beneficios.
David Baillot / Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego
Nuevamente, el electrolito del equipo es compatible con ánodos de metal de litio de alta densidad y cátodos a base de azufre. Este tipo de batería de litio-azufre promete almacenar hasta el doble de energía que las baterías de litio actuales, lo que podría significar coches eléctricos con el doble de autonomía. Además, el azufre es más abundante y menos problemático para la fuente que el cobalto metálico relativamente raro y costoso, que se usa en los cátodos de las baterías de litio actuales, lo que reduce el estrés en el medio ambiente.
El equipo también afirma que su diseño ofrece un ciclo de vida mucho más largo que las baterías de azufre de litio actuales. Ahora está cambiando el enfoque para extender aún más este ciclo de vida permitiendo que la batería funcione a temperaturas aún más altas y, por lo tanto, aumentando la tecnología.
