Los alemanes descubrieron cómo aumentar en un tercio la capacidad de las baterías de iones de litio.

Investigadores del Instituto Alemán de Tecnología de Karlsruhe (KIT) publicado publicó un artículo en Nature Communications que explicaba el mecanismo de degradación del cátodo en baterías de iones de litio de alta energía. La investigación se llevó a cabo como parte del desarrollo de baterías con mayor capacidad y eficiencia. Sin una comprensión precisa de los procesos de degradación de los cátodos, es imposible aumentar con éxito la capacidad de las baterías con la mayor eficiencia, necesaria para el desarrollo de vehículos eléctricos. Los científicos confían en que los conocimientos adquiridos permitirán aumentar la capacidad de las baterías de iones de litio en un 30%.

Las baterías de alto rendimiento para aplicaciones automotrices y de otro tipo requieren una estructura de cátodo diferente. En las baterías modernas de iones de litio, el cátodo es una estructura multicapa de óxidos con proporciones variables de níquel, manganeso y cobalto. Las baterías de alta energía requieren cátodos enriquecidos con manganeso con exceso de litio, lo que aumenta la capacidad de almacenar energía por unidad de volumen/masa de material catódico. Pero tales materiales estaban sujetos a una rápida degradación.

Durante el funcionamiento normal, cuando el cátodo se enriquece o pierde iones de litio, el material del cátodo de alta energía se destruye. Después de un cierto tiempo, el óxido estratificado se transforma en una estructura cristalina con propiedades electroquímicas extremadamente desfavorables. Esto ocurre ya en las primeras etapas del funcionamiento de la batería, lo que conduce a una rápida disminución de los valores medios de carga y descarga.

En una serie de experimentos, los científicos alemanes descubrieron que la degradación no se produce directamente, sino indirectamente mediante la formación de reacciones difíciles de determinar con la formación de sales sólidas que contienen litio. Además, el oxígeno parece desempeñar un papel importante en las reacciones. Los investigadores también pudieron sacar nuevas conclusiones sobre los procesos químicos en las baterías de iones de litio que pueden no provocar la degradación del cátodo. Con los resultados obtenidos, los científicos esperan minimizar la degradación del cátodo y, finalmente, desarrollar un nuevo tipo de batería con mayor capacidad.

Fuente: 3dnews.ru