Las baterías de ion-litio son fundamentales para la descarbonización de las redes de transporte y la transición hacia fuentes de energía renovable. Investigadores de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) están explorando el uso de diferentes materiales en estas baterías con el objetivo de aumentar su densidad de energía y mejorar su seguridad.
Tradicionalmente, las baterías de ion-litio utilizan grafito como material de ánodo. Sin embargo, el equipo de NTNU está investigando el uso de silicio como alternativa, ya que tiene el potencial de almacenar cantidades significativamente mayores de litio. Al sustituir el grafito por silicio, se puede aumentar sustancialmente la densidad de energía de la batería, lo que permite a los vehículos eléctricos recorrer distancias más largas sin necesidad de recarga.
Uno de los principales desafíos de las baterías de ion-litio es su inflamabilidad. Para abordar este problema, los investigadores están explorando el uso de líquidos iónicos como electrolitos. Los líquidos iónicos son sales que permanecen en estado líquido a temperatura ambiente. Al reemplazar los electrolitos líquidos tradicionales por líquidos iónicos, se puede reducir el riesgo de eventos térmicos e incendios de baterías.
En un estudio publicado en el Journal of The Electrochemical Society, el equipo evaluó el rendimiento de las baterías con ánodos de silicio y electrolitos de líquidos iónicos a altas temperaturas. Descubrieron que aumentar la temperatura de la batería mejora la conductividad de los iones de litio dentro del electrolito, superando las limitaciones de los líquidos iónicos que tienen una menor conductividad a temperatura ambiente. Este hallazgo sugiere que el funcionamiento de paquetes grandes de baterías, que tienden a sobrecalentarse, podría simplificarse sin necesidad de refrigeración adicional.
Además, los investigadores observaron que algunos electrolitos de líquidos iónicos funcionaron mejor que otros, y esto podría atribuirse a la formación de una capa delgada, llamada capa de pasivación, en la superficie de silicio. Esta capa de pasivación desempeña un papel crucial en la prevención de la descomposición del electrolito y en la mejora de la movilidad de los iones de litio en el electrolito.
Aunque prometedoras, se necesita más investigación antes de que estos avances puedan ser comercializados. El equipo utilizó equipos avanzados, como la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X, para investigar las películas formadas en los electrodos.
Estas investigaciones de la NTNU contribuyen a los esfuerzos en curso para desarrollar baterías de ion-litio más seguras y de alta densidad de energía, que son fundamentales para la transición hacia un futuro sostenible y descarbonizado.
Fuente: Journal of The Electrochemical Society, DOI: 10.1149/1945-7111/ac9f78