Un nuevo electrolito a base de litio, inventado por científicos de la Universidad de Stanford en Estados Unidos, podría allanar el camino para la próxima generación de vehículos propulsados mediante batería eléctrica.

El equipo formado por Yi Cui, Zhenan Bao, Zhiao Yu y otros ha demostrado cómo su novedoso diseño de electrolito aumenta el rendimiento de las baterías de metal de litio, una tecnología prometedora para energizar vehículos eléctricos, ordenadores portátiles y otros dispositivos.

Tal como advierte Cui, la mayoría de los automóviles eléctricos funcionan con baterías de iones de litio, que se están acercando rápidamente a su límite teórico de densidad de energía. El nuevo estudio se centró en las baterías de metal de litio, que son más livianas que las de iones de litio y pueden potencialmente suministrar más energía por unidad de peso y volumen.

Las baterías de iones de litio, que se utilizan en todo tipo de aparatos, desde teléfonos inteligentes hasta automóviles eléctricos, tienen dos electrodos: un cátodo de carga positiva que contiene litio y un ánodo de carga negativa que suele ser de grafito. Una solución electrolítica permite que los iones de litio se desplacen de un lado a otro entre el ánodo y el cátodo cuando se usa la batería y cuando se recarga.

Una batería de metal de litio puede contener aproximadamente el doble de electricidad por kilogramo que la batería de iones de litio convencional de hoy en día. Las baterías de metal de litio consiguen esto al reemplazarse en ellas el ánodo de grafito por el metal de litio, que puede almacenar mucha más energía. Sin embargo, tal como advierte Bao, durante el funcionamiento, el ánodo de metal de litio reacciona con el electrolito líquido. Esto provoca el crecimiento de microestructuras de litio llamadas dendritas en la superficie del ánodo, lo que puede hacer que la batería se incendie y quede inservible.

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Un electrolito convencional (líquido claro) a la izquierda y el nuevo electrolito a la derecha. (Foto: Zhiao Yu)

La comunidad científica ha pasado décadas tratando de solucionar el problema de las dendritas. Los autores del nuevo estudio han recurrido a la química orgánica para diseñar y crear nuevos electrolitos estables para estas baterías. “Lanzamos la hipótesis de que la adición de átomos de flúor en la molécula del electrolito haría que el líquido fuera más estable”, explica Yu. “El flúor es un elemento ampliamente utilizado en los electrolitos para las baterías de litio. Usamos su capacidad de atraer electrones para crear una nueva molécula que permite que el ánodo de metal de litio funcione bien en el electrolito”.

El resultado fue un novedoso compuesto sintético, abreviado FDMB, que se puede producir fácilmente en grandes cantidades.

El equipo de la Universidad de Stanford probó el nuevo electrolito en una batería de metal de litio.

Los resultados fueron espectaculares. La batería experimental conservó el 90 por ciento de su carga inicial después de 420 ciclos de carga y descarga. En los laboratorios, las baterías de metal de litio típicas dejan de funcionar después de unos 30 ciclos.

Además de una mayor longevidad y una mejor estabilidad, el electrolito FDMB es también mucho menos inflamable que los electrolitos convencionales. (Fuente: NCYT Amazings)

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