Sabado 17.4.2021

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    Batería que puede acelerar el arribo del auto 100% eléctrico

    Descubrimiento fundamental para el mercado: una batería que se recarga 10 veces más rápido que las de iones de litio.

    Por Redacción

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    El litio está transformando industrias pero dicen que hay mejores soluciones.

    Los motores convencionales ya  no serán convencionales en breve.

     

    Las baterías de iones de litio dominan el mercado de las baterías de pequeño formato para dispositivos electrónicos portátiles, y también se utilizan en vehículos eléctricos. 

     

    Las baterías de litio fueron propuestas por el químico británico M. Stanley Whittingham, quien en ese tiempo trabajaba en la Universidad de Stanford. 

     

    A principios de la década de 1970, él descubrió cómo almacenar iones de litio dentro de las capas de un material disulfuro. 

     

    La petrolera Exxon se interesó en el desarrollo y lo contrató.

     

    Whittingham utilizó sulfuro de titanio y metal de litio como los electrodos. Sin embargo, esta batería de litio recargable no funcionó porque el disulfuro de titanio fue una mala elección.

     

    Luego ocurrió una sucesión de aportes de investigadores tales como Adam Heller, Samar Basu, Rachid Yazami, Michael M. Thackeray, Peter Bruce, William David, Akira Yoshino, Arumugam Manthiram, M. Stanley Whittingham y, en especial, John B. Goodenough.

     

    Así se llegó a 1991: Sony y Asahi Kasei lanzaron la primera batería comercial de iones de litio, tecnología dirigida por Yoshio Nishi.

     

    Clave en 2001 y 2002 los trabajos de Aún-Ming Chiang y su grupo en el MIT (Massachusetts Institute of Technology)

     

    Y el Nobel de Química 2019 a John Goodenough, Stanley Whittingham y Akira Yoshino "por el desarrollo de baterías de iones de litio". 

    Sin embargo...

     

    Las baterías de iones de litio plantean una serie de problemas graves, entre ellos 

     

    # un posible riesgo de incendio, 
    # un notable descenso de rendimiento a bajas temperaturas, 
    # un considerable impacto ambiental de la eliminación de las baterías gastadas.

     

    Los químicos han estado explorando algunas clases de polímeros con nitroxilo al buscar materiales para el almacenamiento electroquímico de energía. 

     

    Estos polímeros se caracterizan por su alta densidad de energía y una rápida velocidad de carga y descarga. 

     

    Uno de los retos para la aplicación de esta tecnología es la insuficiente conductividad eléctrica, que dificulta sumar la carga incluso con aditivos altamente conductores.

    Soluciones 

     

    El equipo de Oleg Levin, profesor en el Departamento de Electroquímica de la Universidad Estatal de San Petersburgo en Rusia, sintetizó un polímero basado en el complejo Ni-Salen. 

     

    Las moléculas de este metalopolímero actúan como un hilo molecular. 

     

    La arquitectura molecular del material permite alcanzar un alto rendimiento de capacitancia en un amplio rango de temperaturas.

     

    Una batería fabricada con el nuevo polímero se cargará unas 10 veces más rápido que una batería tradicional de iones de litio, según los experimentos. 

     

    Sin embargo, en esta fase, todavía está rezagada en términos de capacidad: entre 30% y 40% menos que en las baterías de iones de litio. 

     

    "Estamos trabajando para mejorar este aspecto manteniendo la velocidad de carga-descarga", indica Levin.

     

    Ya se ha fabricado el cátodo (electrodo positivo) de la nueva batería. 

     

    "Ahora necesitamos el electrodo negativo, el ánodo", explica Levin. 

     

    “De hecho, no hay que crearlo desde 0, sino que se puede elegir entre los existentes. Juntos formarán un sistema que, en algunos ámbitos, podría sustituir pronto a las baterías de iones de litio".

    La nueva batería es capaz de funcionar a bajas temperaturas y será una excelente opción cuando la recarga rápida sea crucial. 

     

    Su uso es seguro: no hay nada que pueda suponer un peligro de combustión, a diferencia de las baterías basadas en cobalto que son de uso muy común hoy en día. 

     

    También contiene una cantidad notablemente inferior de metales capaces de causar daños al medio ambiente. 

     

    Además, el níquel presente en el polímero constituye una cantidad muy inferior a la presente en las baterías de iones de litio. 

     

    Ultium

     

    Es una carrera intensa. Elon Musk, de Tesla, ha prometido una Revolución del Litio que anunciaría en breve.

     

    General Motors ha presentado un nuevo prototipo de celda de batería que emplea metal de litio (litio puro) en la composición química del ánodo y que ha sido desarrollado en colaboración con SolidEnergy System, una empresa conjunta para la creación de prototipos. El producto se llama Ultium.

     

    Con esta batería, General Motors reducirá los costes de producción garantizando autonomías de vehículos eléctricos de más de 600 kilómetros. 

     

    En 2023, de su línea de montaje saldrá la primera batería de preproducción lista para fabricarse en serie y ser implementada en todos sus coches eléctricos.

     

    Aprovechando un evento en vivo organizado por The Washington Post, el presidente de General Motors, Mark Reuss, ha desvelado cómo será el interior de estas celdas, que utilizarán ánodos de metal de litio. Se trata de una solución mejor, más barata, más liviana y más eficiente que las baterías de litio convencionales. 

     

    Esta tecnología permite duplicar la capacidad de las baterías de los vehículos eléctricos, y por lo tanto doblar su autonomía, aumentando la seguridad y reduciendo sensiblemente el precio de compra.

     

    Pero los rusos están proponiendo una carrera diferente, superadora del litio. Veremos.