Baterías de Litio, de Sodio y Ahora de Óxido de Redox Oxígeno. Trabajo de Ings. de la Univ. de Tokyo

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Baterías autorreparadoras. Una forma de crear baterías de larga duración de alta capacidad

 

 

Los ingenieros de la Universidad de Tokio son continuamente pioneros en nuevas formas de mejorar la tecnología de las baterías. El profesor Atsuo Yamada y su equipo han desarrollado recientemente un material que podría prolongar significativamente la vida útil de las baterías y proporcionarles también mayores capacidades.

Desde los teléfonos inteligentes hasta los marcapasos y ahora incluso los coches, las baterías alimentan gran parte de nuestro mundo y su importancia sigue creciendo. Hay dos aspectos particulares de las baterías que muchos creen que necesitan mejorar para satisfacer nuestras necesidades futuras. Estos son la longevidad de la batería y también su capacidad – cuánta carga puede almacenar.

Lo más probable es que sus dispositivos usen un tipo de batería llamada batería de iones de litio. Pero otro tipo basado en el sodio en lugar del litio puede llegar a ser común pronto. Ambos tipos de baterías pueden almacenar y suministrar una gran cantidad de carga, gracias a la forma en que los materiales que las componen hacen circular los electrones. Pero tanto en las baterías de litio como en las de sodio, los ciclos repetidos de carga y uso pueden reducir significativamente la capacidad de almacenamiento con el tiempo.

Si pudieras ver dentro de una batería típica, verías capas de material metálico. A medida que las baterías se cargan y descargan, estas capas se degradan y desarrollan grietas o escamas – llamadas fallas de apilamiento – que reducen la capacidad de las baterías para almacenar y entregar la carga. Estas fallas de apilamiento ocurren porque el material se mantiene unido por una fuerza débil llamada fuerza de Van der Waals, la cual es fácilmente abrumada por la tensión que se ejerce sobre los materiales durante la carga y el uso.

Yamada y sus colegas demostraron que si la batería está hecha con un material modelo – óxido de capa redox de oxígeno (Na2RuO3) – entonces sucede algo extraordinario. No sólo disminuye la degradación de los ciclos de carga y descarga, sino que las capas se autorreparan. Esto se debe a que el material que los investigadores demostraron está sostenido por una fuerza llamada atracción culombina, que es mucho más fuerte que la fuerza de Van der Waals.

«Esto significa que las baterías podrían tener una vida útil mucho más larga, pero también podrían ser empujadas más allá de los niveles que actualmente las dañan», dijo Yamada. «Aumentar la densidad de energía de las baterías es de suma importancia para realizar el transporte electrificado.»

Publicación original:

Benoit Mortemard de Boisse et al.; «Coulombic self-ordering upon charging a large-capacity layered cathode material for rechargeable batteries»; Nature Communications; 2019