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Cambio Climático

Baterías de ión de litio ultrapotentes

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Nuevos materiales del MIT podrían impulsar armas láser o proporcionar una aceleración inmediata a los automóviles híbridos.

  • por Kevin Bullis | traducido por Rubén Oscar Diéguez (Opinno)
  • 13 Marzo, 2009

El electrodo de una batería de iones de litio descrito esta semana en la publicación Nature puede suministrar electricidad mucho más rápido que otras baterías parecidas.  Puede ser particularmente útil cuando se necesitan ráfagas de energía rápida, como para las armas láser o los coches híbridos.

Las baterías de prueba basadas en el nuevo electrodo -desarrollado por Gerbrand Ceder, profesor de ingeniería de materiales del MIT- pueden descargarse en 10 segundos. En comparación, las mejores baterías de gran potencia de ión de litio actualmente se descargan en un minuto y medio, y las baterías de ión de litio convencionales, como las de los ordenadores portátiles, puede necesitar horas para descargarse. La alta tasa nueva, según el cálculo de los investigadores, permitiría que una batería de un litro basada en el material generara 25.000 vatios (suficiente energía para aproximadamente 20 aspiradoras).

Este nivel de potencia de salida sitúa a estas baterías al nivel de los ultracondensadores: aparatos que pueden descargar energía rápidamente, pero que no pueden portar mucha energía para su tamaño, según explica  John Miller, vicepresidente de sistemas y aplicaciones en Tecnologías Maxwell, un fabricante de ultracondensadores, que no participó en la investigación. Las nuevas baterías almacenarían casi 10 veces más energía que un ultracondensador del mismo tamaño. La combinación de unas pequeñas dimensiones y la extrema energía hará que las baterías sean especialmente útiles para coches de carreras, comenta Miller. (A partir de este año, las nuevas normas de carreras de Fórmula 1 permitirán que los coches de carreras almacenen energía de frenado para producir ráfagas breves de aceleración.)

Para mejorar las baterías, los investigadores modificaron un material del electrodo llamado fosfato de litio-hierro que permite que los electrones y los iones entren y salgan de él de forma mucho más rápida. El avance está basado en modelos de ordenador que desarrolló Ceder en 2004. Los modelos sugirieron una manera de mejorar la conductividad al dirigir los iones de litio hacia ciertas facetas del material.

Para aprovecharlo, Ceder incluyó una cantidad extra de litio y de fósforo. Esto ayuda a formar una capa de difosfato de litio, un material conocido por su alta conductividad de iones de litio. Ceder asegura que, al encontrar el material, los iones se transportan rápidamente a superficies que los puedan atraer, lo que permite la descarga rápida.

Los materiales de descarga rápida también se pueden recargar rápidamente, lo que plantea la posibilidad de teléfonos móviles que se cargan en segundos, agrega Ceder, pero esto requeriría cargadores costosos. Ric Fulop, el vicepresidente de desarrollo de negocios en Sistemas A123, un fabricante de baterías con sede en Watertown (Estados Unidos) y que obtuvo la licencia del nuevo material de Ceder, afirma que podría ser útil para los híbridos o para suministrar la energía necesaria para las armas láser. (Fulop avisa que A123 no está desarrollando baterías para esta última opción.)

Los otros investigadores ya han modificado el fosfato de litio-hierro para alcanzar niveles de potencia lo suficientemente altos como para usarlos en herramientas eléctricas y para la mayoría de los vehículos híbridos. De hecho, más de un fabricante está vendiendo baterías de fosfato de hierro para esas aplicaciones. En última instancia, la capacidad energética del fosfato de litio-hierro es inferior a la de los otros materiales para baterías de ión de litio, lo que hace que la mejora de Ceder tenga un valor limitado, en opinión de Jeff Dahn, profesor de física de la Universidad de Dalhousie, en Halifax, en Nueva Escocia. Esta batería es buena para la aceleración, pero no tanto para larga distancia. "Un gran avance... sería un nuevo material para el electrodo positivo con las especificaciones de rendimiento del salto cuántico" en el almacenamiento de energía, concluye Dahn.

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