El equipo de investigación desarrolló una batería con una caída de voltaje insignificante, lo que dio lugar a baterías más eficientes y duraderas.
Los investigadores de la City University de Hong Kong creen que han logrado un avance fundamental en la tecnología de baterías que tiene profundas implicaciones para nuestro futuro energético.
El nuevo desarrollo supera el persistente desafío de la caída de voltaje y puede conducir a una capacidad de almacenamiento de energía significativamente mayor.
El artículo titulado «Un cátodo de óxido en capas ricas en Li con caída de voltaje insignificante», se publicó en Nature Energy.
Las baterías de iones de litio (LiB) se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos, mientras que los óxidos en capas de litio (Li) y ricos en manganeso (LMR) son una clase prometedora de cátodos para LiB debido a su alta capacidad y bajo costo. Sin embargo, el problema de larga data de la caída de voltaje dificulta su aplicación.
El profesor Ren Yang, jefe y catedrático del Departamento de Física (PHY), el profesor Liu Qi, PHY, y su equipo han abordado el problema desbloqueando el potencial de los materiales catódicos LMR. En su investigación, estabilizaron la estructura única en forma de panal dentro del material del cátodo, lo que dio como resultado baterías más duraderas y más eficientes.
Es probable que sus conocimientos transformen la forma en que alimentamos nuestros dispositivos y lleven el desarrollo de materiales catódicos de alta energía a la siguiente etapa.
El enfoque innovador del equipo se centró en estabilizar la estructura alveolar a nivel atómico. Al incorporar iones de metales de transición adicionales en el material del cátodo, el equipo reforzó la estructura de panal, lo que resultó en una caída de voltaje insignificante de solo 0,02 mV por ciclo, la primera vez que se reporta material de cátodo LMR con un nivel tan bajo de caída de voltaje.
A través de mediciones y cálculos avanzados a escala atómica, el equipo descubrió que estos iones de metales de transición entre capas actúan como una «tapa» por encima o por debajo de la estructura de panal, evitando la migración de cationes y manteniendo la estabilidad. La estructura permaneció intacta incluso con voltajes de corte altos y durante todo el ciclo, asegurando la integridad estructural de las baterías.
El profesor Liu señaló: «Nuestro trabajo ha resuelto el problema de la caída de voltaje en el cátodo LMR, con una capacidad casi dos veces mayor que la de los materiales catódicos ampliamente utilizados, lo que en última instancia allana el camino para soluciones de almacenamiento de energía más potentes y sostenibles».
Estos hallazgos tienen un gran potencial para diversas aplicaciones, desde la alimentación de vehículos eléctricos hasta la electrónica portátil. El siguiente paso implica ampliar el proceso de fabricación para la producción de baterías a gran escala.
El comentario sobre el «gran potencial» probablemente tenga sentido. Hay un grupo académico sólido detrás de este trabajo y los resultados parecen muy buenos.
Los usuarios de iones de litio tienden a pensar que la batería se agota cuando el voltaje cae por debajo de los requisitos del dispositivo que alimenta la batería. Sin embargo, es posible que la capacidad esté ahí, pero no al voltaje útil. Muchas baterías de iones de litio de bajo voltaje en perfecto estado se desechan por caída de voltaje.
Por lo tanto, se espera que el aumento de capacidad se produzca así como una vida útil más larga.
¿Puede la tecnología escalar económicamente? Si llegan al mercado, probablemente sí. Pero no esperemos mucha publicidad hasta que los fabricantes sepan que pueden obtener ganancias y beneficiar a los consumidores.
Por Brian Westenhaus – New Energy and Fuel
