Los científicos han descubierto una forma de devolver la vida a las pilas usadas y mejorar su rendimiento en un 30%
A medida que se utilizan las baterías recargables, las partículas de litio comienzan a moverse lentamente y no pueden «alcanzar» los electrodos. Los científicos han encontrado una forma de resolver este problema y reducir el número de cargas en los dispositivos móviles y los coches eléctricos.
Investigadores estadounidenses del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía y de la Universidad de Stanford han desarrollado una tecnología que permite prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio en aproximadamente un tercio y aumentar su rendimiento. Los resultados del descubrimiento se han publicado en la revista científica Nature.
Cómo funcionan las baterías de iones de litio
En una batería en funcionamiento, los iones de litio se mueven entre los electrodos durante el ciclo de carga/descarga. Algunos de ellos son incapaces de atravesar el electrolito y, en consecuencia, pierden sus propiedades electroquímicas. Entonces surgen densos depósitos de litio que inevitablemente conducen a una reducción del rendimiento de la batería.
¿Cómo se recarga una batería usada?
Un método propuesto por los científicos ayuda a activar los iones de litio si el procedimiento de carga está bien organizado. La tecnología optimiza la actual generación de baterías y abre la perspectiva del almacenamiento de energía de alta densidad. Su implantación aumentará la autonomía de los coches eléctricos y los dispositivos móviles.
Según Yi Tsui, jefe del grupo de investigación, el litio aislado no puede clasificarse como material de calidad, ya que provoca la descomposición de la batería y aumenta el riesgo de incendio. Sin embargo, cuando las partículas «muertas» se combinan con un electrodo negativo, se produce un efecto positivo y se reactivan.
Parte teórica
Los científicos plantearon la hipótesis de que los iones de litio pueden volver a activarse tras aplicarles un voltaje. Para confirmar su conjetura, prepararon un aparato de prueba (batería «óptica») que puede utilizarse para supervisar formaciones densas aisladas durante la carga.
Los resultados del experimento
El experimento mostró que las partículas tenían una actividad mínima, desplazándose muy lentamente hacia un electrodo durante la carga y hacia el electrodo opuesto durante la descarga.
Según Yi Tsui, este proceso recuerda al de un gusano demasiado lento, que lanza su parte delantera hacia delante y luego tira de su cola hacia sí mismo para avanzar una distancia insignificante. En el caso del litio, hay disolución en una parte y movimiento del material en la otra. Si es posible dirigir el movimiento del «gusano» de litio, éste acabará «arrastrándose» hasta el ánodo y devolverá la vida a la conexión eléctrica, explicó el científico.
Los experimentos realizados con otros tipos de baterías y el uso de simulaciones por ordenador confirmaron el aumento de la actividad del litio al aumentar la intensidad de la corriente. Esto permitió incluir una etapa de descarga fuerte con una corriente fuerte en la etapa inmediatamente posterior al final de la carga. Como resultado, el coágulo se movió a la distancia requerida para el ánodo.
Opinión de los físicos teóricos
Los físicos estadounidenses subrayan que el aislamiento del litio podría ser un gran obstáculo para el desarrollo de la última generación de baterías de litio metálico. Pueden almacenar hasta diez veces más energía, pero son inestables. El uso de nuevas tecnologías podría ayudar a superar este problema.
¿Quién se beneficia de la reutilización de estas baterías?
Los fabricantes de coches eléctricos podrían estar muy interesados en esta forma de mejorar el rendimiento de las baterías, ya que su duración es fundamental en este ámbito.
Recordemos que a mediados de diciembre de 2021, representantes de Samsung e IBM hablaron de la posibilidad de aumentar la autonomía de los smartphones hasta 7 días. Esto podría lograrse cambiando la disposición horizontal estándar de los transistores en los procesadores por una vertical.