Un nuevo estudio dirigido por el Dr. Xuekun Lu, de la Universidad Queen Mary de Londres, en colaboración con un equipo internacional de investigadores del Reino Unido y EE.UU., ha hallado un modo de evitar el recubrimiento de litio en las baterías de vehículos eléctricos, lo que podría acelerar los tiempos de carga. El trabajo se publica en la revista Nature Communications.
El recubrimiento de litio es un fenómeno que puede producirse en las baterías de iones de litio durante la carga rápida. Se produce cuando los iones de litio se acumulan en la superficie del electrodo negativo de la batería en lugar de intercalarse en él, formando una capa de litio metálico que sigue creciendo. Esto puede dañar la batería, acortar su vida útil y causar cortocircuitos que pueden provocar incendios y explosiones.
El Dr. Xuekun Lu explica que el recubrimiento de litio puede mitigarse significativamente optimizando la microestructura del electrodo negativo de grafito. El electrodo negativo de grafito se compone de partículas diminutas distribuidas aleatoriamente, y el ajuste fino de la morfología de las partículas y el electrodo para conseguir una actividad de reacción homogénea y una saturación local de litio reducida es la clave para suprimir la deposición de litio y mejorar el rendimiento de la batería.
«Nuestra investigación ha revelado que los mecanismos de litiación de las partículas de grafeno varían en distintas condiciones, dependiendo de su morfología superficial, tamaño, forma y orientación. Esto afecta en gran medida a la distribución del litio y a la propensión a la litiación», afirma el Dr. Lu. «Con la ayuda de un modelo pionero de batería en 3D, podemos captar cuándo y dónde se inicia el recubrimiento de litio y a qué velocidad crece. Se trata de un avance significativo que podría tener una gran repercusión en el futuro de los vehículos eléctricos».
El estudio aporta nuevos conocimientos para desarrollar protocolos avanzados de carga rápida al mejorar la comprensión de los procesos físicos de redistribución del litio dentro de las partículas de grafeno durante la carga rápida. Este conocimiento podría conducir a un proceso de carga eficiente, minimizando al mismo tiempo el riesgo de recubrimiento de litio.
Además de acelerar los tiempos de carga, el estudio también descubrió que el perfeccionamiento de la microestructura del electrodo de grafito puede mejorar la densidad energética de la batería.
Esto significa que los coches eléctricos podrían viajar más lejos con una sola carga.
Estos hallazgos suponen un gran avance en el desarrollo de baterías para vehículos eléctricos. Podrían conducir a coches eléctricos de carga más rápida, más duraderos y más seguros, lo que los convertiría en una opción más atractiva para los consumidores.