Un equipo coreano dirigido por investigadores del Instituto Avanzado de Tecnología de Samsung (SAIT) ha desarrollado ‘bolas de grafeno’ para recubrir el cátodo de las baterías y mejorar los ciclos de carga-descarga, incluso con el uso de la carga rápida.
Las ‘bolas de grafeno’ desarrolladas por este equipo de investigadores forman un conjunto tridimensional compuesto por grafeno y sílice que se usan para recubrir uniformemente el cátodo de níquel, protegiendo la superficie del electrodo frente a las reacciones secundarias perjudiciales y proporcionando vías conductivas más eficientes, mejorando así los ciclos de carga y descarga de la batería y por lo tanto su vida útil. La densidad de energía de las celdas podría llegar a alcanzar los 400 Wh/kg.
En un documento publicado por Nature Communications se explica la naturaleza de este nuevo material. Estas bolas de grafeno también pueden utilizarse como material del ánodo gracias a su alta capacidad específica, de forma que una sola celda completa que utilizase esta tecnología podría aumentar su densidad volumétrica de energía en un 27,6% en comparación con una celda actual, añadiendo una retención de energía del 78,6% tras 500 ciclos de carga y descarga ultra rápidos realizados entre 5 y 60ºC.
A medida que los vehículos eléctricos se introducen en el mercado se precisan mayores densidades de energía para aumentar su autonomía “lo que exige estándares más desafiantes para los procesos electroquímicos de las baterías y requiere una cinética de reacción mejorada para la carga rápida y las operaciones de alta velocidad”. Por otro lado la seguridad también es un factor fundamental. Un desafío formidable que radica en superar la relación de compromiso entre ambas propiedades clave. Por lo general, mejorar una propiedad significa sacrificar la otra.
Esta relación de compromiso es especialmente evidente entre la densidad de energía y la carga rápida (capacidad de potencia). Si bien el uso de nanomateriales como componentes activos y su incorporación como agentes conductivos han demostrado mejores tasas de carga al reducir la distancia de difusión iónica y la resistencia interna, la mayoría de estos enfoques aún requieren una mejora adicional antes de que puedan implementarse en la tecnología actual. Además lograr una vida útil prolongada, especialmente a altas temperaturas (más allá de los 60° C) sigue siendo un desafío.
