Universidad de Stanford- barteria sin recalentamiento

Investigadores de la Universidad de Stanford han desarrollado una nueva tecnología que es capaz de evitar el recalentamiento que sufren las baterías de alta densidad energética que utilizan los vehículos eléctricos.

El principal problema de las baterías de litio es el recalentamiento que sufren sus componentes por la reacción en cadena que supone la continua liberación de energía que incrementa la temperatura de forma incontrolable, lo que obliga a incorporar un sistema de refrigeración, en algunos casos activo, mediante un circuito de agua movido por el propio sistema y, en otros casos, pasivos haciendo circular aire a través de sus componentes.

En el estudio “Fast and reversible thermoresponsive polymer switching materials for safer batteries”, publicado en la revista Nature Energy por el professor Zhenan Bao y un grupo de investigadores, se describe una batería de iones de litio que “se apaga” antes de que se produzca este recalentamiento, reiniciándose de nuevo cuando la temperatura vuelve a bajar.

Se han intentado diversas estrategias para resolver el problema de los incendios accidentales en las baterías de litio. Nosotros hemos diseñado la primera batería capaz de apagarse y encenderse en los ciclos de calentamiento y enfriamiento de forma repetida sin comprometer el rendimiento

Las técnicas anteriores a esta han utilizado diversos mecanismos para mejorar la seguridad de la batería como añadir retardadores a los electrolitos o sistemas de aviso de recalentamiento que advierten al usuario antes de que la temperatura sea excesivamente alta.

Esquema del diseño de la batería de la Universidad de Stanford
Esquema del diseño de la batería de la Universidad de Stanford

Nanopartículas de níquel grafeno sobre una lámina plástica que se sitúa sobre uno de los electrodos

Estas técnicas hasta ahora no han funcionado con la fiabilidad necesaria. Esto tiene una doble implicación. Por un lado las baterías pueden resultar inservibles en caso de un calentamiento excesivo y en segundo lugar hay un importante problema de seguridad que sigue siendo una preocupación muy importante y que requiere enfocarlo de otra manera.

Para abordar el problema los investigadores de Standford han desarrollado un material plástico en el que se incrustan nanopartículas de niquel grafeno que lo recubren como espigas que sobresalen de la superficie. Las partículas conducen la electricidad cuando están juntas, pero cuando la batería se calienta se separan y se detiene el flujo eléctrico. Cuando se produce el enfriamiento se reúnen de nuevo y para permitir el paso de la electricidad.

La película de polietileno se adjunta a uno de los electrodos de manera que la corriente eléctrica pueda fluir a través de él. Para poder conducir la electricidad las nanopartículas tiene que tocarse físicamente entre ellas. Durante la expansión térmica la lámina plástica se estira obligando a las partículas a separarse y haciendo que la película sea no conductora de la electricidad. Se puede ajustar la temperatura, el número de partículas e incluso el material de la lámina plástica. .

Según Yi Cui, coautor del estudio, “en comparación con los enfoques anteriores, nuestro sistema proporciona un diseño confiable, rápido y reversible que puede lograr un alto rendimiento de la batería y mejorar la seguridad”.

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