Las baterías de ion litio, a pesar de ser una de las tecnologías más prácticas y efectivas para almacenar y suministrar energía eléctrica, han comenzado a mostrar sus limitaciones. Sin embargo, un nuevo algoritmo de carga desarrollado por un equipo de investigadores europeos podría cambiar esto, extendiendo significativamente la vida útil de estas baterías.
El estudio, llevado a cabo por investigadores del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) y la Universidad Humboldt en Berlín, propone una solución alternativa de carga que permite que las baterías de ion litio duren mucho más tiempo de lo que lo hacen actualmente. Según los investigadores, este nuevo enfoque podría reducir considerablemente los efectos del envejecimiento causados por los ciclos continuos de recarga.
Las baterías de ion litio son contenedores de energía compactos y robustos que se han vuelto ubicuos en nuestra sociedad actual. Desde vehículos eléctricos hasta dispositivos electrónicos, estos dispositivos dependen en gran medida de estas baterías. Sin embargo, su capacidad se degrada gradualmente a medida que los electrolitos pasan a través de la membrana que separa el ánodo y el cátodo.
El método convencional de carga utiliza una corriente constante (CC) de energía eléctrica externa. Sin embargo, el estudio reveló que este método conduce a la formación de una interfaz de electrólito sólido (SEI) en el ánodo, lo cual reduce la capacidad de las baterías debido a la formación de grietas en los electrodos de compuesto NMC532 y grafito.
Por lo tanto, los investigadores desarrollaron un protocolo de carga basado en corriente pulsada (PC). Tras cargar las baterías con este nuevo protocolo, observaron que la interfaz SEI era mucho más delgada y que los materiales de los electrodos sufrían menos cambios estructurales.
Los experimentos de recarga con corriente pulsada se llevaron a cabo en dos de las instalaciones de sincrotrón líderes en Europa, “BESSY II” y “PETRA III”. Los investigadores descubrieron que la carga PC promueve la “distribución homogénea” de iones de litio en el grafito, lo que reduce el estrés mecánico y las grietas en las partículas de grafito. Además, este protocolo puede suprimir la degradación estructural en el cátodo NMC532.
Según los resultados del estudio, el uso de una corriente pulsada de alta frecuencia con forma de onda cuadrada produjo los mejores resultados. De hecho, las pruebas muestran que la carga PC puede duplicar la vida útil de las baterías de ion litio comerciales con una retención del 80 por ciento de la capacidad.
La coautora del estudio, la profesora Dra. Julia Kowal de la TU Berlin, señaló que “la carga pulsada podría traer muchas ventajas en términos de estabilidad de los materiales de los electrodos y las interfaces, y extender significativamente la vida útil de las baterías”.
En resumen, este nuevo algoritmo de carga ofrece una perspectiva emocionante para mejorar la eficiencia y la durabilidad de las baterías de ion litio, lo que podría tener un impacto positivo en una amplia gama de aplicaciones, desde dispositivos electrónicos hasta vehículos eléctricos.