El electrolito gomoso hace que las baterías de iones de litio sean más seguras

Una bola de chicle asquerosa y pegajosa debajo del zapato es definitivamente molesta, pero lo que hace que el chicle se vuelva pegajoso puede evitar que la batería de su computadora portátil o de la red eléctrica explote en el corto plazo.

Investigadores de la Universidad Estatal de Washington han desarrollado una nueva clase de materiales electrolíticos gomosos que, según afirman, pueden mejorar significativamente la seguridad de las baterías de iones de litio sin sacrificar el rendimiento.

Las baterías de iones de litio son la tecnología de baterías recargables más popular y representaron el 37% del mercado de baterías recargables en 2009. Utilizados en todo, desde teléfonos móviles hasta coches eléctricos, se han apoderado del mercado del almacenamiento de energía a gran escala.

Aunque son omnipresentes, los electrolitos utilizados en la mayoría de las baterías de iones de litio consisten en un electrolito líquido altamente corrosivo e inflamable que requiere un control electrónico cuidadoso para evitar la sobrecarga y los cortocircuitos de las baterías, los cuales pueden provocar una explosión. Las primeras críticas llevaron a los fabricantes de baterías a utilizar retardadores de llama y sensores de temperatura para mitigar tales riesgos, e incluso hoy en día, las baterías de iones de litio están sujetas a pruebas de confiabilidad más rigurosas en comparación con las de plomo-ácido y otros tipos de baterías. Sin embargo, como dice la profesora Katie Zhong de la Universidad Estatal de Washington (en la foto de arriba), estos enfoques “no resuelven fundamentalmente el problema de seguridad”.

Se han realizado intentos de sustituir el electrolito líquido por alternativas sólidas (por ejemplo, en baterías de polímero de litio); Sin embargo, estas baterías tienden a tener densidades de energía más bajas (requieren baterías más grandes para almacenar la misma cantidad de energía) y una vida útil más corta (la conexión eléctrica entre los componentes de la batería es más difícil de mantener).

Para combinar lo mejor de ambos mundos, la profesora Zhong y su equipo han desarrollado un material similar al caucho que consiste en un electrolito líquido suspendido en una matriz de cera sólida o partículas similares a la cera. Mientras que el electrolito líquido garantiza altas densidades de energía (mejor conducción), el caucho se adhiere a los demás componentes de la celda (ánodo y cátodo) y forma contactos fiables. Si la celda se calienta demasiado, las partículas de cera se derretirán y formarán una película protectora, apagando efectivamente la batería sin necesidad de sensores de temperatura (consulte el gráfico a continuación).

Crédito de la foto: Yu Wang et al. / Materiales Energéticos Avanzados

Un beneficio adicional del electrolito de goma, liviano y flexible, es que las baterías se pueden usar en aplicaciones como la electrónica flexible, ya que pueden resistir torceduras y estiramientos (o roturas en el caso de los automóviles eléctricos) sin afectar la seguridad o el rendimiento de la batería.

Más importante aún, desde una perspectiva de mercado, el electrolito gomoso puede reemplazar directamente a los electrolitos líquidos existentes y integrarse fácilmente en los diseños de baterías existentes. Con una solicitud de patente ya en proceso, la compañía espera aprovechar esto al máximo y pronto comenzará a probar su electrolito en baterías reales.

Si las predicciones recientes de Navigant Research se cumplen, el futuro del almacenamiento de energía será diverso en términos de tecnologías de baterías. Y si estas innovaciones resultan rentables en la producción, Li-Ion podría seguir convirtiéndose en la tecnología de baterías dominante del futuro.

Fuente de la imagen arriba: Universidad Estatal de Washington