Equipo de investigación israelíes examinan formas de cargar baterías de iones de litio para vehículos eléctricos en menos tiempo

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Szczecin, Polonia-agosto de 2020: Tesla Roadster con cargador en estudio (Shutterstock)
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Y Esaú dijo: «Comencemos nuestro viaje, y yo procederé a tu paso».

Cuanto más rápido se pueda cargar la electricidad, más viable y el potencial éxito económico de los vehículos eléctricos. Los conductores no tienen una hora o ni siquiera 30 minutos para cargar sus baterías para llegar a casa, al trabajo o a otro destino. 

Las baterías de iones de litio (LIB) ofrecen una alta densidad de energía, pero si bien permiten conducir dentro de un rango razonable, tardan mucho más en recargarse que los vehículos tradicionales. Múltiples propiedades de los materiales de ánodo, cátodo y electrolito aplicados afectan la capacidad de carga rápida de una celda de batería. 

Hace dos años, una docena de científicos expertos en baterías y supercondensadores y 30 estudiantes de doctorado y becarios postdoctorales de Israel y Alemania asistieron a la 4ª Escuela de baterías germano-israelí (GIBS 4) en Berlín, Alemania. El taller de Berlín se centró en debates en profundidad sobre cuatro «temas candentes», que incluyen: ¿Cómo será el futuro lejano de las fuentes de energía electroquímica después de la era del litio, si es que llega a ocurrir alguna vez? ¿El futuro de las fuentes de energía portátiles se basará en electrolitos líquidos o sólidos? Pilas de combustible versus tecnologías de baterías: ¿complementarias o competidoras? Y finalmente, el tema de la carga rápida: ¿una realidad o solo un sueño?

Ronit Natasha Levy (crédito: Technion)

Ronit Natasha Levy (crédito: Technion)

En una revisión publicada este mes en la revista de alto impacto Advanced Energy Materials bajo el título “Carga rápida de baterías de iones de litio: una revisión de los aspectos de los materiales, un equipo internacional de investigadores estudió en detalle los fundamentos fisicoquímicos de diferentes combinaciones de materiales e identificó los transporte de litio dentro de los electrodos como los pasos cruciales de limitación de velocidad para una carga rápida. 

Además, la polarización de la concentración por un transporte lento de iones de litio dentro de la fase electrolítica en los electrodos porosos también limita la velocidad de carga. Ambos efectos cinéticos son responsables del recubrimiento de litio observado en los ánodos de grafito. Dicho recubrimiento de litio metálico puede provocar una peligrosa fuga térmica, lo que provocaría una explosión y un incendio. 

Las conclusiones extraídas por los investigadores de los perfiles de potencial y concentración dentro de las células LIB se complementan con extensos estudios de literatura sobre materiales de ánodo, cátodo y electrolito. Analizaron las ventajas y desventajas de los materiales LIB típicos y ofrecieron sugerencias para propiedades óptimas en el nivel de material y electrodo para aplicaciones de carga rápida. 

El grupo estuvo encabezado por el profesor Yair Ein-Eli y la estudiante graduada Natasha Ronit Levy del departamento de ciencia e ingeniería de materiales del Instituto de Tecnología Technion-Israel en Haifa, junto con el profesor Jürgen Janek y el Dr. Manuel Weiss de la Universidad de Giessen (Instituto de Física Química, Alemania). Concluyeron que la difusión y migración de iones de litio dentro de los materiales activos ralentiza inherentemente el proceso de carga e impone una alta resistividad. 

Fuente: Israel365news

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