Una universidad alemana desarrolla un gel para hacer más seguras las baterías de iones de litio
El proyecto "BAT4EVER financiado por la Comisión Europea en el marco del programa Horizonte 2020, ha desarrollado un gel diseñado para evitar que el líquido electrolito altamente inflamable de las baterías de iones de litio se derrame. Además de hacer que las baterías sean menos propensas a los incendios, los estudios iniciales en laboratorio demuestran que el concepto de gel también mejora el rendimiento y la vida útil.
El aspecto peligroso de las baterías de iones de litio son los electrolitos que permiten el flujo de iones entre los electrodos de la batería, que es lo que permite que la electricidad fluya con la suficiente libertad como para alimentar dispositivos móviles de alta potencia, como aparatos electrónicos y vehículos eléctricos. Aunque estos electrolitos permiten el fácil flujo de electricidad, también son altamente inflamables, lo que puede provocar incendios y explosiones si la batería resulta dañada.
"Hemos desarrollado un polímero que puede introducirse en la célula de la batería. El electrolito queda ligado 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 una consistencia gelatinosa 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 un invento completamente nuevo; se han utilizado durante mucho tiempo como baterías de arranque en motocicletas, por ejemplo. Según la MLU, es en combinación con baterías de iones de litio donde se trata de un territorio inexplorado.
Esto se debe en gran parte a un reto muy específico. "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 firmemente un andamiaje iónico en las cadenas moleculares del polímero.
Las primeras pruebas realizadas en el laboratorio demuestran que este enfoque no sólo podría aumentar la seguridad de las baterías, sino también 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 el profesor Wolfgang Binder, jefe del Grupo de Investigación de Química Macromolecular de la MLU. "Nuestros electrolitos en gel permanecen estables incluso a más de cinco voltios".
Dado que las baterías de iones de litio utilizan materias primas críticas finitas, los geles están diseñados para que las baterías puedan reciclarse fácilmente tras un defecto o al final de su vida útil.
La Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg se muestra prudente en su declaración pública, advirtiendo que aún se requieren amplios estudios a largo plazo antes de que las nuevas baterías de gel de iones de litio puedan producirse a escala industrial.
Los científicos de la MLU planean ahora continuar y ampliar la investigación, especialmente en materia de sostenibilidad, como parte del "Centro Europeo para la Investigación de la Transición Justa y la Transferencia Impulsada por el Impacto (JTC)". El centro se está creando actualmente en la MLU para desarrollar soluciones basadas en la investigación para el cambio estructural en Sajonia-Anhalt, por ejemplo en el ámbito de la economía circular o las innovaciones sociales.
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