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Investigadores brasileños han descubierto una forma de mejorar el rendimiento de las baterías de litio-oxígeno. En su composición, las baterías prometen no utilizar materiales nobles de alto costo
Investigadores brasileños están avanzando en la creación de los catalizadores necesarios para que las baterías de litio-oxígeno sean optimizadas. Las baterías destacan por su capacidad de almacenar más energía que las convencionales, pero aún es necesario mejorar su ciclabilidad y la cantidad de recargas que el componente permite, definiendo su vida útil. De acuerdo con el profesor de la Unicamp y del CINE, Gustavo Doubek, el trabajo colabora para la construcción de una batería de litio-oxígeno con mejor eficiencia de ciclos, sin necesidad de materiales nobles o de alto costo.
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Entiende cómo funciona la batería que no utiliza materiales nobles
El funcionamiento de las baterías de litio-oxígeno, que está siendo desarrollada por investigadores brasileños, se basa en la reacción de iones de litio con el oxígeno del aire. Cuando la electricidad de la batería es utilizada, la reacción genera un peróxido de litio, entre otros compuestos.
Cuando se está recargando, los productos formados se descomponen, preparando la batería para un nuevo uso. El ciclo de carga-descarga se repite, y para que la batería de litio-oxígeno obtenga un buen rendimiento, incluso después de muchos ciclos, es necesario que todo el peróxido de litio generado se descomponga de forma rápida.
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Por eso, varios investigadores de todo el mundo han trabajado para crear catalizadores que tengan la capacidad de promover la descomposición del peróxido de litio, y al mismo tiempo, tengan un bajo costo, buena durabilidad y buen rendimiento sin utilizar materiales nobles.
Investigadores brasileños están confiados sobre el avance y éxito de la batería de litio-oxígeno
Óxidos metálicos de la familia de los espinélios, basados en manganeso, aluminio, cobalto están entre los materiales más prometedores para las baterías de litio-oxígeno. Tales catalizadores pueden ser generados a través de un método simple con solo dos etapas: Inicialmente, la precipitación de una solución genera los óxidos de manganeso, aluminio y cobalto, principalmente de la familia de las hidrocalcitas, que son materiales lamelares.
En la segunda etapa, para producir los espinélios es necesario un tratamiento térmico a 900°C. Este método ya había sido utilizado por otros investigadores brasileños para generar catalizadores utilizados para descomponer litio-oxígeno para ser utilizados en la micropropulsión de satélites.
Fue en esta etapa que los investigadores del CINE entraron en acción, buscando optimizar la ciclabilidad de las baterías que no utilizan materiales nobles. Para ello, se unieron al equipo del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE), que ya trabajaban en la aplicación de los catalizadores.
¿Puede la batería de litio-oxígeno ser el futuro de los coches eléctricos?
El equipo comenzó analizando de forma detallada el método para obtener los espinélios, buscando parámetros que impactaran en el rendimiento final de los materiales como catalizadores de la descomposición de peróxidos.
Los investigadores alteraron varias condiciones de la síntesis y analizaron las características de cada uno de los materiales encontrados, principalmente su resistencia mecánica y actividad catalítica. Los materiales con las mejores características fueron probados como catalizadores en una batería de litio-oxígeno, que no utiliza materiales nobles.
Para ello, el equipo desarrolló un cátodo, que son partículas de hasta 200 nanómetros capaces de descomponer casi todo el peróxido de litio, mejorando significativamente el rendimiento de las baterías, y para sorpresa de todos, también mejoró la descarga.
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