Llega a la industria una batería basada en onzas de chocolate que es lo último en recarga ultrarrápida. Alberga la capacidad de soportar 6.000 ciclos. Ya alucinamos con la solución que cargaba los hogares por menos de 3.000 euros, pero este modelo da un paso más.
Es obra de los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS) de Harvard, quienes traen una batería diferente que puede cargarse y descargarse al menos 6.000 veces, mucho más que cualquier otra de bolsa. Además, puede recargarse en cuestión de minutos.
Su contribución a la industria va más allá de la fabricación de baterías de estado sólido. Además, brinda nuevos conocimientos sobre los materiales usados para estas baterías potencialmente revolucionarias.
El material del que están hechas es metal de litio. Trae una nueva manera de producir baterías de estado sólido con un ánodo de metal de litio. Están consideradas el santo grial de estos productos por tener una capacidad diez veces mayor que los ánodos de grafito comerciales y que aumentarán drásticamente la distancia de conducción de los automóviles eléctricos.
“Nuestra investigación es un paso importante hacia modelos de estado sólido más prácticos para aplicaciones industriales y comercial”, dijo Xin Li, profesor asociado de Ciencia de Materiales en SEAS y autor principal del trabajo.
Esta batería está hecha “a base” de chocolate: un invento irreal
Uno de los mayores desafíos para estas piezas es la generación de dendritas en la superficie del ánodo. Estas estructuras crecen como raíces en el electrolito y perforan la barrera que divide el ánodo del cátodo, ocasionando un cortocircuito en la batería o hasta un incendio.
Estas dendritas se generan cuando los iones de litio son desplazados del cátodo al ánodo durante la carga, pegándose a la superficie del ánodo en un procedimiento metalizado.
El recubrimiento del ánodo desarrolla una superficie irregular y no homogénea, como la placa de los dientes, y permite que las dendritas se afiancen.
Cuando pierde la carga, necesita eliminar del ánodo ese recubrimiento parecido a la placa y, cuando el chapado es desigual, el procedo de eliminación puede tornarse lento y tiene como consecuencia baches que llevan a un chapado todavía más desigual en la carga siguiente.
En 2021, Li y su equipo propusieron una manera diferente de afrontar las dendritas. Diseñaron una batería multicapa que intercala distintos materiales de diversa estabilidad entre el ánodo y el cátodo. Dicho material impedía que las dendritas de litio penetraran sin detenerlas del todo, controlándolas y conteniéndolas.
Esta batería inspirada en chocolate sacude el mundo
En esta nueva investigación, el equipo de Li logró impedir la formación de dendritas usando partículas de silicio de tamaño micrométrico en el ánodo para constreñir la reacción de litiación y hacer más fácil el recubrimiento homogéneo de una gruesa capa de metal de litio.
En este modelo, cuando los iones de litio son desplazados del cátodo al ánodo en la carga, la reacción de litiación se constriñe en la superficie poco profunda y los iones quedan adheridos a la superficie de la partícula de silicio, pero no penetran mucho más. Una forma de trabajar que se diferencia de forma notable de la química de las piezas de iones de litio líquidos. En ellas, los iones de litio penetran mediante la reacción de litiación profunda y terminan destruyendo las partículas del silicio del ánodo.
Sin embargo, en una de estado sólido, los iones son contraídos y padecen el proceso dinámico de litiación para generar una capa de metal de litio alrededor del núcleo de silicio. “En nuestro diseño, el metal de litio se envuelve alrededor de la partícula de silicio, como una cáscara de chocolate duro alrededor de un núcleo de avellana en una trufa de chocolate”, señala Xin Li.
Esta batería “basada” en algo tan cotidiano prepara el camino para mejores las piezas metal de litio. Un proyecto que solo es comparable en nivel de asombro con el batería nuclear con la que te olvidas de cargar tu teléfono móvil.
