Científicos desarrollaron nueva batería de iones de litio, con mayor resistencia al frío extremo

Al alcanzar temperaturas por debajo de su punto de congelación, los ánodos de las baterías de iones de litio se vuelven lentos, retienen menos carga y consumen energía rápidamente. Esto afecta a una gran cantidad de dispositivos, pues aparatos como nuestros teléfonos móviles, ordenadores y en un plano mayor, los coches eléctricos, utilizan este medio como fuente de energía.

Un equipo de investigadores diseñó una alternativa al modelo tradicional de estas baterías, adaptándolas para resistir de mejor forma el frío extremo.

Baterías de iones de litio que resisten temperaturas muy bajas

Las baterías de iones de litio gozan de buena fama en la actualidad, reconocidas como la opción predilecta para alimentar dispositivos electrónicos recargables, gracias a su capacidad de almacenar mucha energía y por su vida útil prolongada. 

A pesar de aquellas bondades, las temperaturas bajas en extremo son un obstáculo para el adecuado funcionamiento de estas baterías. Bajo estas condiciones, los móviles y otros dispositivos electrónicos necesitan ser recargados con mayor frecuencia, así como también los coches eléctricos presentan un rango de autonomía más bajo, reduciendo su capacidad de recorrer distancias más largas. Incluso, alcanzado cierto punto de enfriamiento extremo, estas baterías pierden por completo su capacidad de transmitir energía.

Para mejorar el rendimiento eléctrico de las mencionadas baterías, un equipo de investigadores presentó su alternativa a través de ACS Central Science. Concretamente, han reemplazado el ánodo de grafito presente en una batería de iones de litio, con un material irregular a base de carbono, que preserva su capacidad de almacenamiento recargable hasta -35 ° C.

En su investigación, los científicos determinaron que la orientación plana del grafito en el ánodo es responsable de la merma en la capacidad de almacenamiento de energía de una batería de iones de litio si es sometida al frío. Entonces, el equipo optó por modificar este tradicional material en la fabricación de estas baterías por uno a base de carbono, para mejorar el proceso de transferencia de carga del ánodo.

Para crear este nuevo material, los investigadores calentaron un marco de imidazolato de zeolita que contenía cobalto (conocido como ZIF-67) a altas temperaturas, obteniendo como producto un material con excelente capacidad de transferencia de carga eléctrica.

Para comprobar esta capacidad, el equipo utilizó como ánodo el ZIF-67 precalentado, con metal de litio como cátodo, dentro de una batería con forma de botón. El ánodo demostró carga y descarga estables a temperaturas de 25 ° C a -20 ° C, conservando el 85,9 % de su capacidad de almacenamiento de energía a temperatura ambiente, justo por debajo del punto de congelación.

En comparación, las baterías de iones de litio fabricadas con otros ánodos a base de carbono, incluidos los nanotubos de grafito y carbono, casi no tenían carga a temperaturas bajo cero. Cuando los investigadores bajaron la temperatura del aire a -35 ° C, el ánodo hecho con el nuevo material aún resultaba ser recargable y, durante su descarga, liberó casi el 100 % de la carga puesta en la batería. 

Los investigadores señalan que la implementación de este nuevo material podría abrir las posibilidades de utilizar estas fuentes de energía a temperaturas extremadamente bajas, atendiendo una problemática que ya se ha patentado en el uso de coches eléctricos durante el invierno, período del año que puede causar estragos en estos vehículos, particularmente dentro de ciertas regiones donde el invierno puede ser más agresivo.

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Autor: Nicolás Verdejo

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