Descubrimiento de las baterías quintuplica la autonomía de los vehículos eléctricos
La membrana bioinspirada finalmente permite que las baterías de litio-azufre de próxima generación alcancen todo su potencial
Los científicos desarrollaron una membrana de inspiración biológica que podría quintuplicar la capacidad de carga de las baterías de los coches eléctricos, con lo que aumentarían enormemente su autonomía.
Un equipo de la Universidad de Michigan utilizó Kevlar reciclado, el mismo material de los chalecos antibalas, para crear una red de nanofibras similar a una membrana celular. Luego usaron esto para solucionar problemas fundamentales con un tipo de batería de próxima generación, conocida como litio-azufre.
Hasta ahora, el ciclo de vida (el número de veces que se puede cargar y descargar) de este tipo de batería ha sido insuficiente para su uso comercial en vehículos eléctricos, a pesar de sus ventajas de capacidad.
Las baterías de litio-azufre son capaces de almacenar hasta cinco veces más carga que las baterías de iones de litio estándar de la industria, que se utilizan en todo, desde teléfonos inteligentes y computadoras portátiles hasta marcapasos.
Sin embargo, la inestabilidad inherente de los cátodos de las baterías de litio-azufre, que presentan un cambio de tamaño del 78 por ciento en cada ciclo de carga, significa que son muy poco prácticas para su uso en productos electrónicos de consumo.
La falla también hace que se degraden extremadamente rápido, lo que significa que tendrían que ser reemplazadas con mucha más frecuencia que sus contrapartes más estables.
El potencial innovador de las baterías de litio-azufre significa que las instituciones de investigación de todo el mundo se están apresurando a tratar de hacer que la tecnología sea viable. Los avances anteriores se centraron en el uso de un cátodo flexible.
“Hay una serie de informes que afirman varios cientos de ciclos para las baterías de litio-azufre, pero esto se logra a expensas de otros parámetros: capacidad, velocidad de carga, resiliencia y seguridad”, dijo Nicholas Kotov, un profesor de ciencias químicas e ingeniería en la universidad que lideró la última investigación publicada en Nature Communications.
“El desafío actual es hacer una batería que aumente la tasa de ciclo de los 10 ciclos anteriores a cientos de ciclos y satisfaga muchos otros requisitos, incluido el costo”.
El profesor Kotov describió el nuevo diseño como “casi perfecto”, ya que permite que la capacidad y la eficiencia se acerquen a los límites teóricos de las baterías de litio-azufre.
La vida útil anticipada de 1.000 ciclos significaría que la batería promedio de un automóvil debería reemplazarse aproximadamente cada 10 años, además de que los materiales utilizados son mucho más abundantes y menos dañinos para el medio ambiente que los utilizados en las baterías de iones de litio.
“Lo que se necesita ahora para las baterías de automóviles es alcanzar niveles récord de múltiples parámetros para múltiples propiedades de materiales”, dijo el profesor. “Es un poco similar a la gimnasia de los Juegos Olímpicos: tienes que ser perfecto en todos los aspectos, incluida la sostenibilidad de la producción”.