Vehículos eléctricos duraderos
Las baterías de ión dual equipadas con un aglutinante de nuevo desarrollo mantuvieron un rendimiento excepcional, incluso después de soportar más de 3.500 ciclos de recarga
En el ámbito de los vehículos eléctricos, propulsados por energía eléctrica almacenada, la clave está en las baterías recargables capaces de soportar múltiples ciclos de carga. Las baterías de iones de litio han sido el paradigma de esta aplicación. Sin embargo, debido a las limitaciones en la capacidad de almacenamiento de energía y a otros problemas asociados, la atención se ha desplazado hacia una interesante alternativa conocida como baterías de doble ion (DIB).
Batería de doble ión que demuestra una gran durabilidad tras múltiples recargas
POSTECH
Las baterías de doble ion utilizan simultáneamente cationes y aniones de litio, ofreciendo una alta densidad energética similar a la de las baterías tradicionales. Esto les permite almacenar una cantidad sustancial de energía. Sin embargo, se enfrentan a un obstáculo debido a que los aniones de mayor tamaño provocan la expansión y contracción del material del ánodo de grafito durante la carga y la descarga, lo que puede reducir la durabilidad de la batería.
En un reciente avance, un equipo de investigación en colaboración abordó los problemas de durabilidad de las baterías de doble ion mediante una innovadora investigación sobre aglutinantes poliméricos. El equipo estaba formado por el catedrático Soojin Park (Departamento de Química), los doctorandos Jieun Kang (Departamento de Química) y Jinwoo Hwang (Departamento de Ingeniería Química) de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), el catedrático Jeong Woo Han (Ciencia e Ingeniería de Materiales) de la Universidad Nacional de Seúl, y el catedrático Ja-Hyoung Ryu (Departamento de Química) y el estudiante de doctorado Seungho Lee.Seungho Lee (Departamento de Química), del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), y Jaegeon Ryu (Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular), de la Universidad de Sogang. Los resultados de este estudio se publicaron en Advanced Materials.
El aglutinante desempeña un papel fundamental en la fijación de diversos productos químicos dentro de las pilas recargables. En este estudio, el equipo de investigación presentó un novedoso aglutinante polimérico que incorpora grupos azida (N3-) y grupos acrilato (C3H3O2).
Los grupos azida forman un sólido enlace covalente con el grafito mediante una reacción química facilitada por la luz ultravioleta, lo que garantiza la integridad estructural del grafito durante su expansión y contracción. Por su parte, los grupos acrilato facilitan la reconexión entre el grafito y el aglutinante, incluso si se interrumpe el enlace.
Los resultados experimentales mostraron que las baterías de doble ion equipadas con el nuevo aglutinante mantenían un rendimiento excepcional, incluso después de soportar más de 3.500 ciclos de recarga. Estas baterías también demostraron una rápida capacidad de carga, con un 88% de la capacidad original restaurada en sólo 2 minutos.
El profesor Soojin Park, impulsor de la investigación, explicó: "Las baterías de doble ion no sólo son rentables, sino que también aprovechan los abundantes recursos de grafito de la Tierra. Esta investigación estimulará una mayor exploración de las baterías de doble ion, extendiéndose más allá de los vehículos eléctricos a otras diversas aplicaciones."
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