Esto solucionará el gran problema de las baterías en los autos eléctricos

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Ánodo de carbono solucionará el gran problema de las baterías en los autos eléctricos
Imagen cortesía de Motor.es - Ánodo de carbono solucionará el gran problema de las baterías en los autos eléctricos

Esto solucionará el gran problema de las baterías en los autos eléctricos

Si bien, existen diversas alternativas en desarrollo como el caso de las baterías híbridas. Por ahora, las baterías mayoritarias en los autos eléctricos, así como en cualquier sector tecnológico, son las constituidas por iones de litio.

Dichas baterías se han desarrollado durante los últimos años y actualmente alcanzan un rendimiento considerable, teniendo incluso coches a la venta que superan los 700 kilómetros de autonomía.

El detalle es que esto únicamente sucede en determinadas condiciones próximas a las ideales, pues el invierno afecta considerablemente la potencia y longevidad de las baterías de iones litio. No obstante, este ánodo desarrollado por científicos chinos logra un buen rendimiento aun a temperaturas de -35 °C, lo que solucionará el gran problema de las baterías en los autos eléctricos.

El frío afecta la barrera de alta energía

La comunidad científica llegó a un acuerdo en relación con la causa de la importante perdida de capacidad a bajas temperaturas: la barrera de alta energía de resistencia a la transferencia de carga durante el proceso de desolvatación de iones de litio. Lo que está relacionado con la fuerza de la energía de enlace de dichos iones solvatado en la interfaz electrolito-electrodo.

El frio incrementa la barrera de transferencia de energia
Imagen cortesía de Motor.es – El frío incrementa la barrera de transferencia de energía

En otra parte, el grafito con una capacidad teórica de 372 mAh g – 1, como el caso de los ánodos comerciales actuales, padece una grave degradación de la capacidad a medida que desciende la temperatura. De hecho, su capacidad decae rápidamente a solo 12 mAh g –1 a −20 °C.

Por los momentos, la estrategia científica se ha enfocado en desarrollar electrolitos y electrodos que puedan dar solución al problema del rendimiento ante temperaturas extremas.

Por ahora, se han adaptado las estructuras de los electrolitos e introducido aditivos que disminuyan el punto de congelación e incrementen la conductividad entre iones. Además, se han modificado superficies de la estructura del electrodo con el fin de acortar la barrera de energía de transferencia de carga.

El ánodo de carbono dodecaédrico

De acuerdo con un grupo de investigadores chinos, la estrategia para afrontar la pérdida de capacidad a temperaturas bajo cero se halla en ajustar las configuraciones electrónicas de la superficie del ánodo de carbono.

Así, sería posible reforzar la interacción coordinada entre los iones de litio solvatados y los sitios de adsorción para su desolvatación, reduciendo la energía de activación del intercambio de carga.

Ante esto, los investigadores chinos prepararon nanoesferas de carbono con apariencia similar a cebollas multicapa sujetas en el marco de carbono dodecaédrico (O-DF). Empleando la técnica de pirólisis directa a baja temperatura del marco de imidazolato zeolítico-67 (ZIF-67).

Nano-cebollas de Carbono
Imagen cortesía de Alfredo Tlahuice Flores Weblog – Nano-cebollas de Carbono

El resultado dio que cuando la temperatura desciende a -20 °C, el ánodo basado en carbono O-DF muestra una alta capacidad reversible de 624 mAh g -1, reteniendo una capacidad del 85.9% a 0.1 A g -1. Tales resultados superan los actuales, del grafito de última generación con curvatura cero.

Inclusive si la temperatura cae a -35 °C, el O-DF se retiene de manera eficaz a la capacidad reversible de 160 mAh g –1 a 0.1 A g –1 tras 200 ciclos. Por lo que, tales descubrimientos abren la puerta a un diseño basado en esta tipología de materiales permitiendo extender la funcionalidad de las baterías de iones de litio a ambientes extremos.

Fuente: Motor.es

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