En un avance significativo para la tecnología de vehículos eléctricos, investigadores de la Universidad Chung-Ang de Corea del Sur han logrado un avance en el tiempo de carga y la seguridad de las baterías de litio-ion (Li-ion). Un artículo publicado en Energy Storage Materials se centra en mejorar las baterías Li-ion utilizadas en los automóviles eléctricos.
En la actualidad, el principal desafío en el uso de baterías Li-ion es lograr una carga rápida sin reducir la densidad de energía de la batería, lo que afecta el alcance y el tiempo de carga del vehículo. Además, la carga rápida plantea preocupaciones sobre la formación de litio, lo que puede provocar una alta polarización celular.
El equipo de investigación desarrolló una estrategia para abordar estos problemas mejorando la composición del electrolito dentro de la batería. Utilizando LiPF6 concentrado (el electrolito de la batería de Li-ion) combinado con carbonatos lineales, el equipo buscó mejorar el proceso de desolvatación, que es crucial para el movimiento rápido de los iones hacia el ánodo de grafito. Se prestó especial atención a los electrolitos de baja energía de activación, como el carbonato de dimetilo, para facilitar una carga más rápida.
Los hallazgos de la investigación indican que estas modificaciones en el electrolito pueden aumentar significativamente la capacidad de carga rápida manteniendo la estabilidad de la batería. Las pruebas de laboratorio en una batería tipo bolsa de 1.2 Ah mostraron que la batería podía retener tres veces más capacidad durante 200 ciclos y, lo que es más importante, prevenir la hinchazón celular común que ocurre durante la formación de litio.
Además, el estudio utilizó simulaciones de dinámica molecular para comprender el impacto de diferentes concentraciones de electrolito en el rendimiento de la batería. Este método de análisis experimental y computacional proporciona información valiosa sobre cómo construir baterías futuras con capacidades de carga ultra rápida.
Janghyuk Moon, el investigador principal y profesor asociado, cree que estos avances pueden hacer que los vehículos eléctricos sean más prácticos al reducir el tiempo de carga y aumentar el alcance del vehículo, fomentando así una adopción más amplia.
El profesor Moon declaró: «Al mejorar la cinética y la estabilidad de las baterías en condiciones de carga rápida, esperamos tener un impacto significativo en la industria de los vehículos eléctricos y, en última instancia, en la vida diaria de las personas.»
Preguntas frecuentes sobre la investigación de baterías de litio-ion en vehículos eléctricos:
1. ¿Cuál es el principal desafío asociado con las baterías de litio-ion en los vehículos eléctricos?
El principal desafío es lograr una carga rápida sin reducir la densidad de energía de la batería, lo que afecta el alcance y el tiempo de carga del vehículo. La carga rápida también está asociada con preocupaciones relacionadas con la formación de litio.
2. ¿Qué solución se propuso en la investigación?
El equipo de investigación propuso mejorar la composición del electrolito dentro de la batería mediante el uso de LiPF6 concentrado combinado con carbonatos lineales. El objetivo era mejorar el proceso de desolvatación, permitiendo el movimiento rápido de los iones hacia el ánodo de grafito.
3. ¿Qué resultados se lograron en la investigación?
Los hallazgos de la investigación mostraron que las modificaciones en el electrolito pueden aumentar significativamente la capacidad de carga rápida manteniendo la estabilidad de la batería. Las pruebas en una batería tipo bolsa demostraron que podía retener tres veces más capacidad durante 200 ciclos y prevenir la hinchazón celular.
4. ¿Qué métodos de investigación se utilizaron?
El estudio utilizó simulaciones de dinámica molecular para comprender el impacto de diferentes concentraciones de electrolito en el rendimiento de la batería. Además, el estudio fue una combinación de experimentos de laboratorio y análisis computacional.
Definiciones útiles:
– Batería de Litio-Ion (Li-ion): un tipo de batería recargable de alta densidad de energía utilizada en dispositivos electrónicos y vehículos eléctricos.
– Electrolito: una sustancia que permite el flujo de iones entre el ánodo y cátodo en una batería de litio-ion.
– Desolvatación: el proceso de movimiento de iones desde el cátodo hacia el ánodo en una batería de litio-ion.
Enlaces sugeridos:
– Baterías en Vehículos Eléctricos
– Universidad Chung-Ang