Investigadores del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía de EE. UU. y la Universidad de Stanford acaban de presentar un método que puede restaurar en gran medida la eficiencia de las baterías de litio recargables. Para los vehículos eléctricos y los dispositivos electrónicos de próxima generación, esto significa una mayor duración de la batería. Se informa que después de múltiples ciclos de carga y descarga, las baterías de litio formarán islas de litio menos activas entre los electrodos, reduciendo así el efecto de almacenamiento de energía de la batería.
(Imagen de: Greg Stewart/Slac National Accelerator Laboratory)
La buena noticia es que los investigadores han descubierto que pueden hacer que islas de litio "moribundas" caminen como insectos hasta uno de los electrodos hasta que se vuelvan a conectar, invirtiendo así parcialmente el proceso de atenuación no deseada.
Según una investigación publicada en la revista Nature el 22 de febrero de 2021, el equipo pudo extender la vida útil de las baterías de litio en casi un 30 % al introducir este paso adicional.
Fang Liu, investigador postdoctoral de la Universidad de Stanford, dijo: "Ahora estamos explorando la posibilidad de utilizar pasos de descarga extremadamente rápidos para restaurar la pérdida de capacidad en las baterías de iones de litio".
Como se muestra en la figura anterior, cuando una isla desactivada de litio metálico se mueve al ánodo (o cátodo) de la batería y se vuelve a conectar, puede volver a la vida y usarse para almacenar carga y respaldar el flujo de electrones.
La siguiente animación muestra el principio de la configuración experimental y explica cómo las islas de litio "moribundas" se retuercen hacia adelante y hacia atrás entre el ánodo y el cátodo (rojo y azul) durante el ciclo de carga y descarga de la batería.
Teniendo en cuenta que las baterías de litio se han utilizado ampliamente en teléfonos móviles, portátiles y vehículos eléctricos, un gran número de equipos de investigación están buscando soluciones de baterías recargables que sean más ligeras, más duraderas, más seguras y más rápidas en plan de carga.
Una de las direcciones de desarrollo son las baterías de metal de litio, que pueden almacenar más capacidad y tener una mayor eficiencia de carga con el mismo peso por unidad de volumen. Si se generaliza, la próxima generación de vehículos eléctricos podría ocupar menos peso y espacio, o lograr una mayor autonomía con el mismo tamaño de batería.
Sin embargo, tanto las baterías de estado sólido como las de iones de litio utilizan iones de litio cargados positivamente para moverse de un lado a otro entre dos polos. Con el tiempo, parte del litio metálico se volverá electroquímicamente inerte, formando islas de litio que ya no están conectadas a los electrodos, lo que provoca una pérdida de capacidad.
Para obtener detalles sobre esta investigación, consulte la edición del 22 de febrero de Nature, 2021 65438.
El título original es Progresión espacial dinámica de litio aislado durante el funcionamiento con batería.