Los investigadores desarrollan un relleno de gel para las baterías de iones de litio
Mayor seguridad y rendimiento
Un nuevo tipo de gel, desarrollado por químicos de la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU), podría contribuir a que las baterías de iones de litio sean más seguras y potentes. El gel está diseñado para evitar fugas del electrolito, un fluido altamente inflamable. Los primeros estudios de laboratorio muestran que también mejora el rendimiento y la vida útil de las baterías. Los investigadores informan de su trabajo en la revista "Advanced Functional Materials".
Las baterías de iones de litio son auténticas centrales eléctricas. "Se cargan más rápido que las pilas recargables convencionales y, por tanto, pueden utilizarse en casi todos los ámbitos de la vida", afirma el profesor Wolfgang Binder, jefe del Grupo de Investigación de Química Macromolecular de la MLU. "Sin embargo, los electrolitos, que transportan los iones que conducen la corriente entre los electrodos, son altamente inflamables. Esto puede hacer que la batería se incendie o explote si se daña".
Los investigadores de la MLU trabajan para mejorar la seguridad de las baterías de iones de litio. "Hemos desarrollado un polímero que puede rellenarse en la celda de la batería. El electrolito se une a esta sustancia, pero los iones pueden seguir circulando libremente entre los electrodos", explica la Dra. Anja Marinow, química de la MLU. "El relleno tiene consistencia de gel y combina la alta conductividad de los líquidos con la estabilidad térmica y la robustez de los polímeros".
Las baterías de gel con electrolitos tradicionales no son esencialmente nada nuevo; se utilizan como baterías de arranque en motocicletas, por ejemplo. Sin embargo, en combinación con iones de litio, representan un territorio tecnológico inexplorado. En las baterías de iones de litio convencionales, los electrolitos líquidos crean una capa estabilizadora en los electrodos cuando la batería se carga por primera vez. Esto es crucial para el rendimiento y la vida útil de la batería", explica Marinow. "Sin embargo, necesitábamos un diseño fundamentalmente nuevo cuando se trataba de electrolitos de gel". Los investigadores han resuelto este problema integrando un andamiaje iónico en las cadenas moleculares del polímero.
Las primeras pruebas realizadas en el laboratorio demuestran que este método podría aumentar la seguridad de las baterías e incluso mejorar su vida útil y su rendimiento. "Alrededor de 3,6 voltios se considera un valor crítico para la estabilidad de los electrolitos de las pilas de iones de litio convencionales", afirma Wolfgang Binder. "Nuestros electrolitos de gel permanecen estables incluso a más de cinco voltios". La sostenibilidad también es una prioridad: los geles están diseñados para que puedan reciclarse con relativa facilidad en caso de defecto o al final de la vida útil de la batería. Sin embargo, aún deben realizarse amplios estudios a largo plazo antes de que las nuevas baterías de gel de litio puedan producirse a escala industrial.
El trabajo de investigación se llevó a cabo en el marco del proyecto "BAT4EVER", financiado por la Comisión Europea a través del programa Horizonte 2020. En el proyecto participaron universidades, centros de investigación y socios industriales de Alemania, Bélgica, Luxemburgo, Italia, España y Turquía. El plan es continuar la investigación y ampliarla, en particular en el ámbito de la sostenibilidad, como parte del "Centro Europeo de Investigación sobre Transición Justa y Transferencia Impulsada por el Impacto (JTC)". El centro, que se está creando actualmente en la MLU, desarrollará soluciones basadas en la investigación que apoyen el cambio estructural en Sajonia-Anhalt, por ejemplo en el ámbito de la economía circular o la innovación social.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Zviadi Katcharava, Torje E. Orlamünde, Lawrence T. Tema, Haobo Hong, Mario Beiner, Boyan Iliev, Anja Marinow, Wolfgang H. Binder; "Designing Conductive Pyrrolidinium‐Based Dual Network Gel Electrolytes: Tailoring Performance with Dynamic and Covalent Crosslinking"; Advanced Functional Materials, 2024-6-12
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