Desarrollan solución para alargar vida y eficiencia de las baterías de litio-azufre

La industria de la electromovilidad y todas las demás que utilizan baterías están volteando hacia aquellas con base en litio-azufre (Li-S), ya que tienen mayor capacidad, son más potentes, más ligeras y más baratas.

Sin embargo, su desgaste es mucho más rápido que el de las baterías de iones de litio tradicionales, por lo que la Universidad de Ciencia y Tecnología de Noruega está desarrollando una solución llamada HiSep-II que permitiría aumentar los ciclos de carga de 200 a mil.

Un equipo de científicos de la Universidad, liderados por Önder Tekinalp, está haciendo pruebas hasta ahora con éxito con una capa inteligente ultrafina que puede proteger las baterías de Li-S.

¿Por qué se desgastan pronto las baterías con azufre?

Tekinalp explicó que los polisulfuros de litio (LPS) se forman cuando la batería está en funcionamiento y se mueven entre los electrodos, el ánodo –con carga positiva– y cátodo –carga negativa–, un fenómeno llamado “lanzadera”, lo que provoca que la batería se desgaste muy rápido, de manera que pierde capacidad y su vida útil se reducen significativamente.

Por ello, dijo el becario postdoctoral del Departamento de Ingeniería Química, las baterías de Li-S aún no se han incorporado a los vehículos eléctricos.

Los LPS son básicamente son azufre de cadena larga (Li₂S_x) que se forman cuando el azufre en estado sólido se reduce y acepta iones de litio en el ambiente del electrolito de la batería. Este proceso sucede cuando la batería se descarga.

Los LPS reaccionan con el litio y provoca la pérdida del material activo del ánodo.

¿Cómo actúa el HiSep-II?

Tekinalp refirió que entre los electrodos de la batería se encuentra un separador que evita, entre otros, un corto. Así que, cuando se coloca la micromalla HiSep-II, actúa como un filtro inteligente.

De esta manera, el filtro bolquea el paso de sustancias nocivas mientras permite el libre tránsito de los iones de litio.

El equipo de investigadores notó que la mayoría de los desarrolladores de tecnología que están trabajando para mejorar las baterías de litio-azufre se han concentrado en la química de los cátodos y de los electrolitos, pero ellos, por su parte, han enfocado sus investigaciones en la partición.

Al evitar la acción de los LPS, los ciclos de carga de una batería tipo Li-S pueden aumentar en un factor de cinco. Esto significa que un ciclo de carga, consistente en la carga total de la batería y su descarga total, que actualmente es de solo 200, se quintuplique con la instalación de la capa ultrafina, y podría aumentar a mil.

Ventajas para la electromovilidad

Tekinalp y su equipo consideran que la tecnología en la que están trabajando, ya patentada, puede adelgazar un paquete de baterías de 800 voltios en más de 200 kilogramos.

Esto redituaría en una mejor eficiencia del vehículo y un alcance más largo. Además, el azufre es un elemento abundante, factor que lo hace barato.

Otros usos

Las baterías de Li-S con la tecnología HiSep-II también tienen un amplio campo de uso en las industrias de la aviación, aeroespacial, de los drones y del transporte marítimo, prevén los científicos.

Añadieron que el proceso de fabricación es relativamente barato y amigable ambientalmente hablando.

El equipo que trabaja en el HiSep-II, en el proyecto del mismo nombre, indicó que ya está patentado desde 2023 y la Universidad está trabajando para hacerlo comercialmente viable.

(Con información de Interesting Engineering)