Estados Unidos. Los científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) desarrollaron un nuevo recubrimiento de cátodo para baterías de iones de litio, que lo mantiene eléctrica e iónicamente conductor, mientras conserva el nivel de seguridad de la batería después de numerosos ciclos de carga y descarga.
El desarrollo se realizó mediante el uso de una técnica de deposición de vapor química oxidativa, que puede ayudar a resolver al mismo tiempo estos y diversos otros problemas potenciales con este tipo de baterías. “El recubrimiento que hemos descubierto realmente mata a cinco o seis pájaros de un tiro”, dice Khalil Amine, miembro de Argonne y científico de baterías.
En la investigación, Amine y sus colegas investigadores tomaron partículas del material de cátodo de níquel-manganeso-cobalto (NMC) desarrollado por Argonne y las encapsularon con un polímero que contiene azufre llamado PEDOT. Este polímero le da al cátodo una capa de protección contra el electrolito de la batería, a medida que se carga y descarga.
A diferencia de los recubrimientos convencionales, que protegen la superficie exterior de las partículas del cátodo del tamaño de una micra y dejan el interior vulnerable al agrietamiento, el recubrimiento PEDOT tenía la capacidad de penetrar en el interior de la partícula del cátodo, agregando una capa adicional de blindaje.
Además, aunque evita la interacción química entre la batería y el electrolito, sí permite el transporte necesario de iones de litio y electrones que la batería requiere para funcionar.
“Este recubrimiento es esencialmente amigable con todos los procesos y la química que hace que la batería funcione y no es amigable con todas las reacciones potenciales que podrían hacer que la batería se degrade o funcione mal”, explica la química de Argonne, Guiliang Xu, autora de la investigación.
El recubrimiento también evita en gran medida otra reacción que provoque la desactivación del cátodo de la batería. En esta reacción, el material del cátodo se convierte en otra forma llamada espinela. “La combinación de casi ninguna formación de espinela con sus otras propiedades hace que este recubrimiento sea un material muy emocionante”, expresa Amine, quien señala además que el recubrimiento podría ampliarse para usarlo en baterías que contienen NMC ricas en níquel.
Con el recubrimiento aplicado, los investigadores creen que las baterías que contienen NMC podrían funcionar a voltajes más altos, aumentando así su producción de energía, tener una vida útil más larga, o ambas cosas.
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