Frenar las baterías de iones de litio para evitar incendios
Una nueva tecnología podría hacer más seguras las baterías de iones de litio sin tener que sacrificar su rendimiento
Las baterías de iones de litio (Li-ion) se utilizan para alimentar todo tipo de dispositivos, desde relojes inteligentes hasta vehículos eléctricos, gracias a la gran cantidad de energía que pueden almacenar en espacios reducidos. Sin embargo, cuando se sobrecalientan, son propensas a incendiarse o incluso a explotar. Pero una investigación reciente publicada en Nano Letters de ACS ofrece una posible solución con una nueva tecnología que puede frenar rápidamente una batería de iones de litio, apagándola cuando se calienta demasiado.
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La química de muchas baterías es esencialmente la misma: los electrones se transportan a través de un dispositivo electrónico en un circuito de un electrodo a otro de la batería. Pero en una pila de iones de litio, el líquido electrolítico que separa estos electrodos puede evaporarse cuando se sobrecalienta, provocando un cortocircuito. En algunos casos, el cortocircuito puede provocar un desbordamiento térmico, un proceso en el que la célula se calienta de forma incontrolada. Cuando se encadenan varias celdas de iones de litio -como en los vehículos eléctricos-, el desbordamiento térmico puede extenderse de una unidad a otra y provocar un incendio muy grande y difícil de combatir. Para evitarlo, algunas baterías cuentan con dispositivos de seguridad, como respiraderos externos, sensores de temperatura o electrolitos ignífugos. Pero estas medidas a menudo se activan demasiado tarde o perjudican el rendimiento. Por eso, Yapei Wang, Kai Liu y sus colegas querían crear una batería de iones de litio que pudiera apagarse rápidamente, pero que funcionara igual de bien que las tecnologías existentes.
Los investigadores utilizaron un polímero con memoria de forma que responde térmicamente y que está cubierto por un spray de cobre conductor para crear un material que transmitiera electrones la mayor parte del tiempo, pero que pasara a ser un aislante cuando se calentara en exceso. A unos 197 F, aparecía un patrón microscópico en 3D programado en el polímero, que rompía la capa de cobre y detenía el flujo de electrones. Esto apagaba la célula de forma permanente, pero evitaba un posible incendio. A esta temperatura, sin embargo, las pilas tradicionales seguían funcionando, lo que las ponía en riesgo de desbordamiento térmico si se calentaban de nuevo. A temperaturas de funcionamiento normales, la batería con el nuevo polímero mantenía una alta conductividad, una baja resistividad y una duración de los ciclos similar a la de una célula tradicional. Los investigadores afirman que esta tecnología podría hacer más seguras las baterías de iones de litio sin tener que sacrificar su rendimiento.
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