Baterías de litio resistentes a temperaturas extremas

Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado baterías de iones de litio que funcionan bien a temperaturas muy frías y abrasadoras, a la vez que acumulan mucha energía. Los investigadores lograron esta hazaña mediante el desarrollo de un electrolito especial. Esta no solo es versátil y robusto en un amplio rango de temperatura, sino que también es compatible con un ánodo y un cátodo de alta energía.

Las baterías resistentes a la temperatura se describen en un artículo publicado la semana del 4 de julio en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

Beneficios de estas baterias

Tales baterías podrían permitir que los vehículos eléctricos en climas fríos viajen más lejos con una sola carga. Además, podrían reducir la necesidad de sistemas de enfriamiento para evitar que las baterías de los vehículos se sobrecalienten en climas cálidos. Así lo explicó Zheng Chen, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs y autor principal del estudio.

“Se necesita un funcionamiento a alta temperatura en áreas donde la temperatura ambiente puede alcanzar los tres dígitos y las carreteras se calientan aún más. En los vehículos eléctricos, los paquetes de baterías generalmente están debajo del piso, cerca de estas carreteras calientes”, explicó Chen. El profesor es también miembro de la facultad del Centro de Energía y Energía Sostenible de UC San Diego . “Además, las baterías se calientan solo con el paso de la corriente durante el funcionamiento. Si las baterías no pueden tolerar este calentamiento a alta temperatura, su rendimiento se degradará rápidamente”.

En las pruebas, las baterías de prueba de concepto retuvieron el 87,5 % y el 115,9 % de su capacidad energética a -40 y 50 C, respectivamente. También tenían altas eficiencias de Coulombic del 98,2 % y 98,7 % a estas temperaturas, respectivamente. Esto significa que las baterías pueden sufrir más ciclos de carga y descarga antes de dejar de funcionar.

Las baterías que Chen y sus colegas desarrollaron son tolerantes al frío y al calor gracias a 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. En otras palabras, las moléculas de electrolito pueden soltar fácilmente los iones de litio a medida que la batería funciona. Esta interacción molecular débil mejora el rendimiento de la batería a temperaturas bajo cero. Además, el éter dibutílico puede resistir fácilmente el calor. Esto se debe a que se mantiene líquido a altas temperaturas (tiene un punto de ebullición de 141 C o 286 F). 

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