Investigadores: Las baterías pierden litio en el colector de corriente
Foto: Ruhr-Universität Bochum | Tong Li
Según la Ruhr-Universität Bochum, las observaciones científicas respaldan la hipótesis de que en las baterías de litio se pierden iones de litio en el colector de cobre. Esto podría limitar su rendimiento y duración de vida.
Cada pérdida de litio provoca una disminución en la capacidad de las baterías de litio y acorta su vida útil. Tras investigaciones recientes que sugirieron que durante el proceso de carga se pierde litio en el colector, investigadores de la Ruhr-Universität Bochum dirigidos por Tong Li, del Helmholtz Institut Ulm y del Karlsruhe Instituts für Technologie dirigidos por Dominic Bresser examinaron detenidamente esta hipótesis.
Gracias a la tomografía por microsonda atómica, los científicos pudieron demostrar que los iones de litio realmente se incorporan en el colector de corriente de cobre. Esta pérdida aumenta con la cantidad de ciclos de carga, incluso en los tipos de baterías más avanzados. “Comprender estos procesos es de gran importancia para las baterías sin ánodo del futuro”, dice Tong Li.
El colector de corriente de cobre es una fina lámina de cobre que funciona como capa portadora para la ánodo de la batería y recoge electrones para dirigirlos hacia el polo negativo. En las baterías de litio metálico, el litio puede difundirse en el colector de corriente de cobre durante los ciclos de carga y descarga. “Pero hasta ahora no estaba claro dónde se almacenan exactamente los iones de litio”, explica Li. “Es difícil detectar el litio en el cobre, ya que faltan métodos analíticos para rastrear el litio altamente activo y ligero”.
El equipo de investigación utilizó la tomografía por sonda atómica, que permite crear mapas tridimensionales precisos de cualquier elemento con una resolución en el rango de los subnanómetros. Se observó que el litio se une primero a las fronteras entre gránulos y a las superficies de contacto de la lámina de cobre después de un solo ciclo de carga/descarga. Tras tres ciclos, la superficie de la lámina de cobre se vuelve nanocristalina y se oxida. Los defectos que se generan a raíz de esto continúan uniendo litio y oxígeno debajo de la superficie, lo que provoca la descomposición del colector de corriente de cobre.
“Toda esta información es importante para comprender cómo el colector de corriente afecta el rendimiento de las baterías de litio del futuro”, afirma Li. Las baterías de metal-litio (LMB) y, recientemente, también las LMB de tipo “Zero-Excess” o sin ánodo, se consideran los próximos pasos importantes en el camino hacia densidades energéticas aún mayores. Estas tecnologías están destinadas a superar con creces la tecnología de iones de litio que predomina actualmente. “En el caso de las LMB de tipo Zero-Excess, generalmente se asume que el litio no difunde ni interactúa con el colector de cobre”, explica Li. “Hasta ahora, en las discusiones sobre la pérdida de rendimiento de las LMB, se ha pasado por alto en gran medida la pérdida de litio en el colector de cobre”.
También de interés
Acerca del autor
Thomas Langenbucher es un experto en movilidad eléctrica con experiencia profesional en la industria automotriz y el sector financiero. Desde 2011, escribe en ecomento.de sobre automóviles eléctricos, tecnologías sostenibles y soluciones de movilidad. Aprenda más.
Interacciones de los lectores