Investigadores del laboratorio nacional Lawrence Berkeley, del Departamento de Energía de los EE.UU. han mostrado en laboratorio una nueva batería recargable de iones de litio, la llamada batería de Litio-Azufre, con algo más del doble de energía específica que las baterías de iones de litio convencionales.
Así mismo han comprobado que tiene una buena vida útil y que se deteriora poco, pues después de 1.500 ciclos de carga y descarga muestra una leve y razonable pérdida de capacidad. Por ahora es la mayor vida útil que se ha conseguido para este tipo de batería. Aplicada en un coche eléctrico supondría una autonomía de algo más del doble que la actual (considerando unas 130 millas ahora, en un coche eléctrico eficiente, se podrían tener 300 millas, unos 483 km).
Grafeno, de nuevo, al rescate
Desde luego la mejora sería muy interesante. Estas nuevas baterías de Litio-Azufre tendrían una densidad energética de alrededor de los 350 a 500 Wh/kg (según el número de ciclos de carga y descarga que acumule).
Para ello se recurre a un elemento que no nos es extraño, el grafeno, material que tiene varios frentes abiertos muy prometedores: en baterías, en supercondensadores, en pilas de combustible de hidrógeno y hasta en células fotovoltaicas.
La celda de esta batería consta de un ánodo de litio metal, un cátodo de óxido de grafeno recubierto de azufre y un electrólito líquido iónico.
Había dos retos tecnológicos que superar:
- Mientras se descarga la batería se liberan y disuelven polisulfuros del cátodo y reaccionan con el ánodo, formándose una lámina de sulfuro de litio, que deteriora la celda, perdiéndose rápidamente capacidad de acumulación.
- El cátodo de azufre se expande y contrae durante el funcionamiento de la batería, y estos se degradan mecánicamente. De nuevo reduciendo la vida útil de la batería.
Parece ser que estos científicos de Berkeley han solventado estos dos problemas con esta nueva batería de Litio-Azufre. Para evitar la disolución de los polisulfuros se utiliza un revestimiento de Bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) en el cátodo. Con el grafeno, y un aglutinante elastómero, se permite el cambio de volumen del cátodo sin que se deteriore.
El nuevo electrólito líquido iónico también ayuda a reducir la disolución, a la vez que aumenta la velocidad para recargar y descargar la batería.
Baterías de Litio-Azufre: más capacidad, y más baratas
Las baterías de Litio-Azufre pueden ser más baratas que las de iones de litio actuales, y además tienen menos problemas de sobrecalentamiento.
Los investigadores esperan poder dar el siguiente paso, y en colaboración con la industria, poder seguir trabajando en esta celda, hacer prototipos más grandes, por ejemplo a escala de coche, aumentar algo más la densidad energética y comprobar su funcionamiento y durabilidad en condiciones más extremas.
Siempre son buenas noticias que se sigua avanzando en materia de baterías. Hay varios frentes abiertos y prototipos de celdas en labotario con más densidad energética y buena durabilidad a costes muy razonables. El coche eléctrico con el doble de autonomía no está tan lejos (aunque no llegará mañana, ojo) y con suerte incluso más.
Vía | Berkeley Lab blog En Motorpasión Futuro | ¿Cómo funciona una batería?