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Desarrollan una batería con electrodos autorreparables

Desarrollan una batería con electrodos autorreparables

El investigador Chao Wang muestra sus polímeros autorreparables


 

Científicos de la Universidad de Stanford han creado una batería basada en iones de litio capaz de auto repararse, lo que permite extender la vida útil de la batería durante más ciclos de carga y descarga. Este avance permite pensar en una futura comercialización de este tipo de baterías para todo tipo de entornos dispositivos, como coches eléctricos o Smartphone, entre otros.

Para Chao Wang, investigador en la Universidad de Stanford y uno de los coautores del estudio, “la auto reparación es muy importante a la hora de extender la vida de plantas y animales”. Por este motivo, añade, “queremos incorporar esta ventaja a las baterías de iones de litio, con el fin de extender su vida útil también”.

Actualmente, científicos de todo el mundo están inmersos en una feroz carrera por conseguir almacenar la mayor cantidad de energía posible en baterías basadas en iones de litio, manteniendo el mínimo peso posible. En este sentido, uno de los componentes más prometedores es el silicio, ya que tiene una gran capacidad para absorber los iones de litio del líquido de la batería durante la carga, y luego liberarlos cuando la batería entra en juego de nuevo y libera la energía. Sin embargo, la desventaja de este sistema es que los electrodos de silicio se hinchan hasta tres veces su tamaño normal y se contraen de nuevo durante los procesos de carga y descarga. Esta dilatación constante hace que el material se vuelva sensible y produzca grietas, degradando poco a poco el rendimiento de la batería.

 


Imágen al microscopio del proceso de autoreparación de los polímeros


Aunque numerosos investigadores están realizando estudios para mantener intactos los electrodos de silicio, por el momento las formas de conseguirlo son demasiado artesanales y no permiten producirlos en masa. Pero en este caso, en lugar de mantener los electrodos inalterables, la idea es dejar que los enlaces de los polímeros se vayan agrietando, para después atraer químicamente los extremos entre sí, y cerrar la grieta. Esto permite reorganizar la estructura y prolongar la vida útil de la batería.

En cualquier caso, si bien es cierto que esta técnica se ha mostrado más eficaz que otras, por el momento no es capaz de ofrecer la durabilidad necesaria como para aguantar los ciclos de carga y descarga necesarios. De hecho, según afirma Yi Cui, profesor adjunto de SLAC (National Accelerator Laboratory, https://www6.slac.stanford.edu), este tipo de electrones son capaces de auto repararse durante 100 ciclos antes de comenzar a debilitarse irremediablemente. Sin embargo, Cui reconoce que “esta medida queda todavía muy lejos de nuestro objetivo, que sería llegar a 500 ciclos para su uso en Smartphone y unos 3.000 ciclos para su implantación en coches eléctricos”.

Las conclusiones del proyecto se han publicado en la revista Nature Chemistry (http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/full/nchem.1802.html).
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