Investigadores de la TU Graz logran un gran avance en el diagnóstico de baterías
Los investigadores identificaron el fosfato de iones de litio como "uno de los materiales más importantes para las baterías de los coches eléctricos, los sistemas estacionarios de almacenamiento de energía y las herramientas", citando la vida útil relativamente larga, el precio del material y la seguridad. El mayor problema que los investigadores vieron en esta tecnología es que "las baterías de fosfato de hierro y litio rebajan en la práctica hasta un 25% su capacidad teórica de almacenamiento de electricidad". Determinar dónde se produce este problema puede conducir a un gran avance en la tecnología. En concreto, el equipo de investigación quería determinar "exactamente dónde y cómo se almacenan y liberan los iones de litio del material de la batería durante los ciclos de carga y descarga".
Para lograrlo, los investigadores utilizaron microscopios electrónicos de transmisión para "rastrear sistemáticamente los iones de litio en su recorrido por el material de la pila, cartografiar su disposición en la red cristalina de un cátodo de fosfato de hierro con una resolución sin precedentes y cuantificar con precisión su distribución en el cristal". Consiguieron determinar con precisión estas zonas de diferentes niveles de enriquecimiento en litio y separarlas entre sí hasta unos pocos nanómetros.
"Nuestras investigaciones han demostrado que, incluso cuando las celdas de la batería de prueba están completamente cargadas, los iones de litio permanecen en la red cristalina del cátodo en lugar de migrar al ánodo. Estos iones inmóviles suponen un coste en capacidad", explicó Daniel Knez, del Instituto de Microscopía Electrónica y Nanoanálisis de la Universidad Técnica de Graz.
"Combinando diferentes métodos de examen, pudimos determinar dónde se sitúa el litio en los canales cristalinos y cómo llega hasta allí", explica Nikola Šimić, del Instituto de Microscopía Electrónica y Nanoanálisis y primer autor del artículo sobre los resultados, que el equipo de investigación publicó recientemente en la revista Advanced Energy Materials. "Los métodos que hemos desarrollado y los conocimientos que hemos adquirido sobre la difusión de iones pueden transferirse a otros materiales de baterías con sólo unos pequeños ajustes para caracterizarlos de forma aún más precisa y desarrollarlos aún más."
La TU Graz es bien conocida por su trabajo en la investigación de baterías, y recientemente obtuvo financiación adicional para continuar. Sólo este año, el instituto ha publicado un análisis sobre la riesgos de la tecnología del hidrógeno en los túneles, anunció planes para mejorar diagnóstico de baterías para su uso en aplicaciones de segunda vida, y un cooperación en investigación con Varta.
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