Este avance científico impide que las baterías de los coches eléctricos pierdan autonomía en invierno
Investigadores del Argonne National Laboratory han encontrado un electrolito que solventa uno de los principales inconvenientes de las baterías de litio: su sensibilidad a las bajas temperaturas y el efecto que esta provoca en la autonomía.
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Publicado: 18/05/2023 12:00
Ya te hemos contado en varias ocasiones los efectos nocivos que las bajas temperaturas del invierno tienen en las baterías de los coches eléctricos.
Las baterías de iones de litio, las más utilizadas en la industria automotriz, pierden autonomía en invierno porque el electrolito líquido de las mismas comienza a congelarse a temperaturas bajo cero.
El electrolito fluorado es mucho más seguro que los electrolitos a base de carbonato que se utilizan actualmente, ya que no se incendia
Esto es importante porque el electrolito es el componente de la batería que se encarga de transferir los electrones de un electrodo a otro, propiciando así la carga y descarga de energía en la batería.
El electrolito habitualmente utilizado en las baterías de iones de litio es una mezcla de sal (hexafluoruro de litio) y solventes de carbonato. Este permite la transferencia de electrones entre el ánodo y el cátodo, pero con temperaturas frías el electrolito se congela y pierde la capacidad de transportar los iones de litio al ánodo.
La razón es que los iones de litio están muy unidos a los grupos de disolventes, requiriendo mucha más energía para penetrar en la capa interfase creada en el ánodo.
Un electrolito anticongelante
Para abordar este problema, un equipo de científicos de los Laboratorios Nacionales Argonne y Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de Estados Unidos ha desarrollado un electrolito que contiene flúor y que funciona bien incluso a temperaturas bajo cero.
«Nuestro equipo no sólo encontró un electrolito anticongelante cuyo rendimiento de carga no disminuye a -4 grados Farenheit (-20 grados Celsius), sino que también descubrimos, a nivel atómico, qué lo hace tan efectivo», explica Zhengcheng Zhang, químico senior y líder del grupo en la división de Ciencias Químicas e Ingeniería de Argonne.
«Por lo tanto, nuestra investigación demostró cómo adaptar la estructura atómica de los solventes electrolíticos para diseñar nuevos electrolitos para temperaturas bajo cero», amplía.
Además, este nuevo electrolito ‘anticongelante’ es utilizable no sólo en coches eléctricos, sino también para almacenamiento de energía en redes eléctricas y para productos electrónicos de consumo.
Tras investigar varios disolventes con flúor, el equipo de investigación identificó una composición con la menor barrera de energía para liberar iones de litio a temperaturas bajo cero. Además, identificaron que esto se debía a la posición concreta de los átomos de flúor dentro de cada molécula de disolvente y su número.
Electrolito fluorado que no se incendia
Las pruebas de laboratorio revelaron que el electrolito fluorado con propiedades anticongelantes era capaz de retener una capacidad estable de almacenamiento de energía durante 400 ciclos de carga y descarga a -20 ºC. Su capacidad a esta temperatura, de hecho, era equivalente a la de un electrolito convencional a temperatura ambiente.
«Nuestra investigación demostró cómo adaptar la estructura atómica de los disolventes electrolíticos para diseñar nuevos electrolitos para temperaturas bajo cero», afirma Zhang.
Además, Zhang señala que el electrolito fluorado es mucho más seguro que los electrolitos a base de carbonato que se utilizan actualmente, ya que no se incendia.
«Estamos patentando nuestro electrolito de baja temperatura y más seguro, y ahora estamos buscando un socio industrial para adaptarlo a uno de sus diseños para baterías de iones de litio», concluye Zhang.
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