Un equipo de investigadores ha descubierto una solución para evitar la acumulación de litio alrededor de los ánodos de las baterías de los coches eléctricos de iones de litio, lo cual puede causar problemas durante su recarga.
El estudio, liderado por el Dr. Xuekun Lu de la Universidad Queen Mary de Londres y en colaboración con investigadores del Reino Unido y Estados Unidos, fue publicado en la revista Nature Communications.
La acumulación de litio es un fenómeno que ocurre durante la carga rápida de las baterías de iones de litio. En lugar de intercalarse en el electrodo negativo de la batería, los iones de litio se acumulan en su superficie formando una capa de litio metálico. Este crecimiento continuo puede dañar la batería, reducir su vida útil y provocar cortocircuitos que pueden desencadenar incendios y explosiones.
El Dr. Xuekun Lu explica que es posible reducir significativamente la acumulación de litio optimizando la microestructura del electrodo negativo de grafito. Este electrodo está compuesto por pequeñas partículas distribuidas al azar, y ajustar la morfología de estas partículas y de los electrodos es clave para lograr una reacción homogénea y una reducción local de la saturación de litio. De esta manera, se puede suprimir la acumulación de litio y mejorar el rendimiento de la batería.
Según el Dr. Lu, la investigación reveló que los mecanismos de intercalación de litio en las partículas de grafito varían en diferentes condiciones, dependiendo de la morfología, tamaño, forma y orientación de su superficie. Estos factores influyen en la distribución del litio y en la propensión a la acumulación de litio. Utilizando un modelo de batería 3D innovador, los investigadores pudieron identificar cuándo y dónde se inicia la acumulación de litio y qué tan rápido crece. Este descubrimiento podría tener un impacto significativo en el futuro de los vehículos eléctricos.
El estudio también proporciona nuevos conocimientos sobre el desarrollo de protocolos avanzados de carga rápida al mejorar la comprensión de los procesos físicos de redistribución del litio dentro de las partículas de grafito durante la carga rápida. Este conocimiento podría llevar a un proceso de carga más eficiente y, al mismo tiempo, minimizar el riesgo de acumulación de litio.
Además de reducir los tiempos de carga, el estudio encontró que al refinar la microestructura del electrodo de grafito se puede mejorar la densidad de energía de la batería. Esto significa que los coches eléctricos podrían recorrer distancias más largas con una sola carga.
Estos hallazgos representan un gran avance en el desarrollo de baterías para vehículos eléctricos. Podrían resultar en coches eléctricos más rápidos de cargar, más duraderos y más seguros, lo que los convertiría en una opción más atractiva para los consumidores.