Revolucionando la vida útil de las baterías: un redescubrimiento de la energía de iones de litio

Investigadores chinos de la prestigiosa Universidad Fudan de Shanghái han impulsado un avance tecnológico que podría mejorar considerablemente el funcionamiento de las baterías de litio. La principal causa de la disminución de la capacidad energética de las baterías de iones de litio reside en el crecimiento de la capa de interfase electrolítica sólida (ISE) que se forma en el ánodo de la batería. Esta capa, cada vez más competitiva para los iones de litio, aumenta la resistencia y reduce su longevidad.

Diversos factores, como la degradación de los electrodos, el deterioro del electrolito y otros parámetros influyentes como la densidad de corriente, la temperatura y la convección del electrolito, contribuyen a la disminución de las reservas de energía de las baterías de iones de litio. En consecuencia, el bajo rendimiento de las baterías puede llegar a ser tan bajo que las baterías queden inutilizables.

Técnica de mejora de la longevidad con litio: inyección directa de litio

Ante esta crisis de duración de las baterías, el equipo de investigación ha desarrollado un ingenioso método para rejuvenecer las celdas agotadas. Al inyectar directamente litio nuevo en estas celdas, el equipo repone el litio perdido durante el ciclo de vida de la batería. Este enfoque se detalló recientemente en la revista científica Nature.

La técnica de recuperación emplea Inteligencia Artificial (IA) y electroquímica orgánica para generar un compuesto único rico en litio. Este compuesto libera el litio que contiene al exponerse a las condiciones de voltaje adecuadas dentro de una batería. Una ventaja adicional es que este proceso produce subproductos gaseosos, lo que permite una ventilación eficaz y facilita la entrada del litio.

Explorando las sales funcionales: el papel del aprendizaje automático

La brillantez del aprendizaje automático fue crucial para descubrir el potencial de las sales funcionales, vitales para el proceso de recuperación. En particular, el trifluorometanosulfinato de litio (LiSO₂CF₃) se perfiló como una sal prometedora, con una actividad electroquímica óptima, potencial de formación de productos y, lo más importante, una capacidad específica y una solubilidad electrolítica excepcionales. El uso de estas sales podría extender la longevidad de las baterías de iones de litio a una vida útil sin precedentes de entre 12 000 y 60 000 ciclos.

Pruebas y verificación: las demostraciones se desarrollan

Para probar estos sistemas, se realizaron varios intentos de demostración con un cátodo sin litio de 3,0 V y 1192 Wh kg−1, un óxido de cromo en una celda sin ánodo y un cátodo de poliacrilonitrilo sulfurado orgánico en una celda tipo bolsa de 388 Wh kg−1 con una vida útil de 440 ciclos. Los resultados fueron alentadores, mostrando mejoras notables en la densidad energética, una mayor sostenibilidad y una reducción de costos en comparación con las baterías de iones de litio tradicionales.

Además, el convencional Baterías comerciales de LiFePO4 vieron su vida útil prolongada de forma notable. Por ejemplo, un grafito disponible comercialmente Celda de LiFePO4Mantuvo una retención de capacidad del 96,0 % tras la impresionante cifra de 11 818 ciclos con suministro continuo de litio externo. Esta tecnología revitalizante podría revolucionar la vida útil de las baterías, prometiendo una emocionante renovación para las baterías de iones de litio.