Las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos (EV) enfrentan problemas de seguridad y estabilidad debido al sobrecalentamiento de los separadores, cortocircuitos y eficiencia reducida. Con el objetivo de mitigar estas deficiencias, los investigadores utilizaron una técnica de polimerización por injerto y desarrollaron innovadores separadores en capas de nanopartículas de sílice que son térmicamente estables y duraderos. Las baterías con estos separadores son más seguras y mostraron un rendimiento mejorado. Este desarrollo puede contribuir a la adopción de vehículos eléctricos para descarbonizar el sector del transporte.
El ion de litio recargable baterías (o baterías de iones de litio o LIB) se han vuelto extremadamente populares y omnipresentes en las últimas tres décadas. Debido a su alta densidad de energía, peso ligero y capacidad de recarga, se utilizan ampliamente en teléfonos móviles, computadoras portátiles, dispositivos audiovisuales, almacenamiento de energía y vehículos de motor eléctrico (EV) y se han convertido en parte integral de la vida diaria. Los LIB son ecológicos, proporcionan almacenamiento de energía limpia y contribuyen a descarbonizante economía.
Sin embargo, los iones de litio baterías enfrentan riesgos de seguridad para vehículos eléctricos (EV) y sistemas de almacenamiento de energía debido principalmente al sobrecalentamiento de los separadores de poliolefina. Los separadores impiden el contacto directo entre el cátodo y el ánodo, pero se funden cuando la temperatura aumenta a 160 °C debido al sobrecalentamiento. Como resultado, el ánodo y el cátodo pueden entrar en contacto directo mediante la formación de dendritas de Li, por lo que se producen cortocircuitos internos, una absorción inadecuada de electrolitos y una eficiencia reducida.
Se han realizado esfuerzos para abordar esta deficiencia. Se pensó en aplicar una capa de cerámica, pero se consideró inadecuada porque aumentaba el espesor de los separadores y reducía la adherencia.
En un estudio reciente, investigadores de la Universidad Nacional de Incheon utilizaron una técnica de polimerización por injerto para unir una capa uniforme de dióxido de silicio (SiO2) nanopartículas a separadores de polipropileno (PP). Los separadores así modificados con un recubrimiento de SiO2 de 200 nm de espesor son más resistentes al calor y suprimen la formación de dendritas al tiempo que mantienen la capacidad de almacenamiento de energía. Esto sugiere que el separador a base de polipropileno (PPS) de las baterías de iones de litio se puede improvisar para mitigar los cortocircuitos internos y hacer que la batería sea más segura y eficiente.
Este desarrollo es pertinente y prometedor para los LIB en vehículos eléctricos (EV) y sistemas de almacenamiento de energía. Una vez comercializados, los LIB improvisados con mayor seguridad y eficiencia pueden ayudar a la adopción de vehículos eléctricos ecológicos.
***
Referencias:
- Manthiram, A. Una reflexión sobre la química del cátodo de una batería de iones de litio. Nat Comuna 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Parque J., et al 2024. Separadores en capas de nanopartículas de SiO2 ultrafinos mediante una estrategia de multifuncionalización de superficie para baterías de Li-metal: resistencia a las dendritas de Li y propiedades térmicas altamente mejoradas. Materiales de almacenamiento de energía. Volumen 65, febrero de 2024, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
