Construyen una batería de iones de litio no inflamable

Boeing 787
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Publicado 11/02/2014 11:23:25CET

MADRID, 11 Feb. (EUROPA PRESS) -

Al estudiar un material que impide que la vida marina se pegue a la parte inferior de los barcos, investigadores de la Universidad de Carolina del Norte (UCN) en Chapel Hill, Estados Unidos, han identificado un sorprendente recambio para el único componente intrínsecamente inflamable de las baterías de iones de litio de la actualidad: el electrolito. El trabajo allana el camino para desarrollar una batería de iones de litio de nueva generación que no arda espontáneamente a altas temperaturas.

El descubrimiento, publicado este lunes en 'Proceedings of the National Academy of Sciences', también tiene el potencial de renovar la confianza de los consumidores en una tecnología que ha despertado considerable interés después de los últimos incendios de baterías de litio en Boeing 787, denominados 'Dreamliner', y coches Tesla Model S.

"Hay una gran demanda de estas baterías y una enorme exigencia de hacerlas más seguras", afirma el director de la investigación, el químico Joseph DeSimone, profesor de Química en la Facultad de Artes y Ciencias de la UNC y profesor de Ingeniería Química de la UNC. "Los investigadores han estado buscando cómo reemplazar este electrolito durante años, pero nadie había pensado nunca usar este material llamado perfluoro poliéster o PFPE, como el material principal electrolito de las baterías de iones de litio de antes", agrega.

Hoy en día, las baterías de iones de litio cargan todo, desde dispositivos móviles, teléfonos, tabletas y ordenadores portátiles a aviones jumbo y programas de los coches eléctricos, pero se utiliza como electrolito un líquido inflamable. Los iones de litio se envían a través de este líquido desde un electrodo a otro cuando la batería se está cargando, pero una vez cargada la batería, el electrolito puede incendiarse y la batería, arder espontáneamente.

La combustión espontánea no es tanto un problema de dispositivos móviles, que son pequeños y se sustituyen con frecuencia, explica Dominica Wong, estudiante graduado en el laboratorio de DeSimone que encabezó el proyecto. Pero cuando el uso de estas baterías se amplía a coches eléctricos o aviones, sus problemas de inflamabilidad se magnifican y las consecuencias pueden ser catastróficas.

En el pasado, los investigadores han identificado electrolitos no inflamables alternativos para utilizar en las baterías de iones de litio, pero estas alternativas ponían en peligro las propiedades de los iones de litio. "Además de ser no inflamable, PFPE muestra propiedades muy interesantes, como la de transporte de iones --destaca Wong--. Eso hace que este electrolito se distinga de los descubiertos anteriormente".

El descubrimiento comenzó cuando DeSimone se dio cuenta de que PFPE, un material que había estudiado la Oficina de Investigación Naval para evitar que la vida marina se pegara a la parte inferior de los barcos, tiene una estructura química similar a la de un electrolito polimérico analizado habitualmente para las baterías de iones de litio. Así, PFPE no es nuevo, es un polímero que se ha utilizado como un lubricante de alto rendimiento para mantener los engranajes de la maquinaria industrial funcionando sin problemas.

"Cuando descubrimos que podríamos disolver sal de litio en este polímero, nos decidimos a probar con él --apunta Wong--. La mayoría de los polímeros no se mezclan con sales, pero éste lo hizo y no era inflamable. Fue un resultado inesperado". Entonces, estos expertos decidieron estudiar el transporte de iones de litio en este electrolito y electrodos compatibles con el montaje de una batería.

De cara al futuro, el equipo se centrará en optimizar la conductividad del electrolito y mejorar las características del ciclo de la batería, que son necesarios antes de que el nuevo material se puede utilizarse en baterías comerciales, explica Wong. Si tiene éxito, se podría usar en una batería comercial en ambientes extremadamente fríos, como en operaciones aeroespaciales y navales en la profundidad marina.