Descubren una forma de aumentar la capacidad de las baterías de litio

Un equipo de investigación liderado por Stanley Whittingham, ganador del Premio Nobel e inventor de las baterías de litio recargables, descubrió una manera para hacer de estas un producto con mayor calidad y capacidad de rendimiento gracias a un trabajo de investigación que involucró un proceso de limpieza por medio del óxido de niobio.

Este proceso se realiza, por lo general, con litio al momento del cátodo. Sin embargo, al utilizar el niobio las impurezas que se generan en el primer ciclo de carga y descarga reduce el daño que las baterías sufren, y por ende, su vida útil aumenta considerablemente (entre 10 y 18%) para brindar mayor tiempo de funcionabilidad.

Con el tiempo, la degradación química del litio se hace presente en aquellos aparatos que utilizan este elemento como principal fuente de vida en sus baterías, bien sean dispositivos electrónicos o autos electrificados. Además, el primer proceso de carga y descarga libera la pérdida progresiva en cada ciclo repetitivo que limita su capacidad original.

Ahora, el estudio a cargo de Whittingham determinó que emplear recubrimientos de niobio genera una película de protección en las celdas para que no se produzca esta pérdida de capacidad ocasionada por las impurezas que comprometen los cátodos formados por cobalto, manganeso y níquel. Justamente, éste último elemento resulta perjudicial, creando inestabilidad bajo la superficie y ocasionando la disminución total del rendimiento.

Este tratamiento experimental con óxido de niobio logró reemplazar el litio para el cátodo descrito con anterioridad y así desaparecer la inestabilidad durante el proceso, y según Hui Zhou, autor del estudio, el trabajo del equipo abrió una puerta para comprender de mejor manera cómo funciona el proceso en las baterías tras añadir este nuevo elemento, aumentando la capacidad hasta en un 93.2% luego de 250 ciclos de carga y descarga.

“Los datos de dispersión de neutrones sugieren que los átomos de niobio estabilizan la superficie reduciendo las pérdidas en el primer ciclo”, afirma Hui Zhou.

Elevar la temperatura hizo que los átomos de niobio adentraran al manganeso hacia el interior del cátodo para mejorar la retención con mayor tiempo de durabilidad, transformándose en un proceso perdurable en el tiempo, aunque eso sí, aún queda mucho camino por recorrer y descubrir en la búsqueda por hacer cada día más estables las baterías de iones de litio.

El perfil de Stanley Whittingham

Stanley Whittingham es un químico británico-estadounidense nacido el 22 de diciembre de 1941, ganador del Premio Nobel de su especialidad en 2019 tras desarrollar la batería de iones de litio en la década de 1970. A partir de allí, la historia marcó un precedente en la introducción de esta tecnología en la vida cotidiana por medio de aparatos eléctricos y vehículos sostenibles.

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