¿Que hiela? No hay problema. ¿Que el asfalto parece casi una plancha de cocina al rojo vivo? Tampoco pasa nada. Un grupo de investigadores de California ha desarrollado baterías de iones de litio que funcionan a un nivel más que respetable con temperaturas extremas, desde valores gélidos a los que se alcanzan durante las peores olas de calor. Y para muestra, un botón: en el laboratorio los prototipos retuvieron el 87,5% de su capacidad energética a -40º y el 115,9% a 50º.
La innovación de la Universidad de California San Diego deja más que una simple anécdota o dato curioso. Al estar dotados de baterías más resistentes y capaces de acumular una carga elevada, los coches eléctricos pueden ofrecer también mejores prestaciones en climas extremos: viajar más lejos con una sola carga a bajas temperaturas o depender menos de los sistemas de refrigeración que evitan que los coches se sobrecalienten cuando circulan en lugares abrasadores.
La clave, detalla Zheng Chen, profesor de nanoingeniería, es garantizar un buen funcionamiento en lugares en los que el verano deja temperaturas sofocantes. “Los paquetes de baterías generalmente están debajo del piso, cerca de las calurosas carreteras. Además se calientan ya solo con el paso de la corriente. Si no pueden tolerar ese calentamiento a altas temperaturas, su rendimiento se degradará rápidamente”, añade el experto de la Escuela de Ingeniería del centro.
Del invierno más frío al verano más cálido
Además de medir cómo retenían su capacidad energética a temperaturas extremas, los investigadores también comprobaron que las baterías mantenían niveles elevados de eficiencia, del 98,2 y 98,7% a valores de -40 y 50º C, respectivamente. Gracias a sus características los dispositivos pueden someterse a más ciclos de carga y descarga antes de dejar de operar.
¿Cómo consiguieron Chen y sus compañeros desarrollar baterías capaces de lidiar por igual con un frío glacial y la peor canícula de verano? La clave, explican, está en su electrolito. “Está hecho de una solución líquida de éter dibutílico mezclado con una sal de litio. Una característica especial del éter dibutílico es que sus moléculas se unen débilmente a los iones de litio”, señalan.
El resultado: baterías con buen rendimiento a temperaturas bajo cero y resistencia al calor.
Otra de las ventajas del electrolito es que es compatible con las baterías de litio-azufre, recargables y con un ánodo de litio metálico y un cátodo de azufre. Sus densidades de energía y costos ajustados las convierten en una pieza esencial para las baterías de próxima generación: pueden almacenar hasta dos veces más energía por kilogramo que las baterías de iones de litio actuales.
"Podría duplicar la autonomía de los vehículos eléctricos sin aumentar el peso del paquete de baterías. Además, el azufre es más abundante y menos problemático para la fuente que el cobalto utilizado en los cátodos de las baterías de iones de litio tradicionales", añade.
No todo es perfecto, claro.
En las baterías de litio-azufre los cátodos suelen disolverse y los ánodos son propensos a formar dendritas, filamentos que pueden generar cortocircuitos, lo que provoca que las baterías duren solo unas decenas de ciclos. Los problemas empeoran además cuando hace mucho calor. Con el electrolito desarrollado en California podrían evitarse parte de los problemas.
"Ayuda a mejorar tanto el lado del cátodo como el del ánodo al mismo tiempo que proporciona una alta conductividad y estabilidad interfacial", zanja Chen, que ya lo ha probado en el laboratorio.
Imágenes | UCSD News
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