Cuando se trata de desarrollos de baterías, no faltan las noticias. Desde un diseño de batería que podría durar hasta 100 años hasta una batería basada en agua que se produce a la mitad del coste de las de iones de litio, parece que siempre hay algo nuevo y emocionante en este campo.
Ahora, los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han diseñado unas novedosas baterías de iones de litio que funcionan de forma óptima a temperaturas gélidas y abrasadoras, según un comunicado de la institución publicado este lunes.
Funcionamiento de la batería a temperaturas extremas
“Es necesario que funcionen a altas temperaturas en zonas donde la temperatura ambiente puede alcanzar los tres dígitos y las carreteras se calientan aún más. En los vehículos eléctricos, los paquetes de baterías suelen estar bajo el suelo, cerca de estas carreteras calientes”, explicó Zheng Chen, profesor de nanoingeniería de la Escuela de Ingeniería Jacobs de la UC San Diego y autor principal del estudio.
“Además, las baterías se calientan por el simple hecho de recibir corriente durante su funcionamiento. Si las baterías no pueden tolerar este calentamiento a alta temperatura, su rendimiento se degradará rápidamente”.
El equipo de Chen realizó pruebas con las baterías prototipo y descubrió que conservaban el 87,5% y el 115,9% de su capacidad energética a -40 y 122 F (-40 y 50 C), respectivamente. Y lo que es mejor, los investigadores informaron de que los prototipos tenían una alta eficiencia Coulombic del 98,2% y el 98,7% a estas temperaturas, lo que significa que las baterías pueden someterse a más ciclos de carga y descarga antes de dejar de funcionar.
Sin embargo, el desarrollo de las nuevas baterías no fue una tarea fácil.
“Si se quiere una batería con alta densidad de energía, normalmente hay que utilizar una química muy dura y complicada”, dijo Chen. “Una alta energía significa que se producen más reacciones, lo que significa menos estabilidad, más degradación. Fabricar una batería de alta energía que sea estable es una tarea difícil en sí misma; tratar de hacerlo en un amplio rango de temperaturas es un reto aún mayor”.
Ingeniería de un electrolito de éter dibutílico
Para superar estos obstáculos, el equipo inventó un electrolito de éter dibutílico y diseñó el cátodo de azufre para que fuera más estable injertándolo en un polímero que impidiera la disolución de más azufre en el electrolito.
El resultado final fueron unas baterías con una vida útil mucho más larga que las típicas de litio-azufre. “Nuestro electrolito ayuda a mejorar tanto el lado del cátodo como el del ánodo, a la vez que proporciona una alta conductividad y estabilidad interfacial”, dijo Chen.
Las nuevas baterías podrían permitir que los vehículos eléctricos recorran más distancia con una sola carga en climas fríos y, al mismo tiempo, aliviar la necesidad de sistemas de refrigeración para evitar que los paquetes de baterías de los vehículos se sobrecalienten en climas cálidos. Pero primero, el equipo tiene que ampliar la química de la batería, optimizarla para que funcione a temperaturas aún más altas y prolongar aún más su ciclo de vida.
El estudio se publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Noticia tomada de: Interesting Engineering / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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