Esta nueva batería basada en el jabón es mucho más eficiente... y limpia
Cuando nos lavamos las manos con jabón, se forman estructuras llamadas micelas que capturan y eliminan grasa, suciedad y gérmenes. El jabón actúa como un puente entre el agua y las impurezas, envolviéndolas en estas micelas. Sorprendentemente, una dinámica similar ha sido observada en electrolitos de alta concentración localizada, esenciales para el desarrollo de baterías de litio-metal más duraderas.
El profesor Yue Qi de la Escuela de Ingeniería de Brown explica que el objetivo es mejorar la densidad energética de las baterías, es decir, la cantidad de energía almacenada por ciclo y la longevidad de la batería. El reto consiste en reemplazar los materiales de las baterías tradicionales por alternativas más eficientes, que permitan, por ejemplo, que un teléfono funcione durante una semana o recorrer 800 km en un vehículo eléctrico.
Los electrolitos de alta concentración localizada, diseñados por científicos del Laboratorio Nacional de Idaho y del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, representan una solución a este desafío. Son creados mezclando altas concentraciones de sal en un solvente con un diluyente, mejorando la fluidez del electrolito y, por consiguiente, la potencia de la batería.
Hasta ahora, las pruebas de laboratorio de este electrolito habían mostrado resultados prometedores, pero su comprensión completa seguía siendo difusa. Este nuevo estudio proporciona una teoría unificada que explica por qué este electrolito es más eficaz. Los investigadores, entre ellos Bin Li, científico principal en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, han descubierto que se forman estructuras similares a las micelas en este electrolito, desempeñando un papel análogo al del jabón, donde el solvente une el diluyente y la sal, rodeando la sal de alta concentración en el centro de la micela.
Esta comprensión permite determinar las proporciones y concentraciones óptimas para reacciones ideales en las baterías. Esto ayuda a resolver uno de los problemas principales en la ingeniería de este electrolito, que es encontrar el equilibrio adecuado entre los tres componentes. Este trabajo proporciona pautas para fabricar electrolitos de alta concentración localizada no solo funcionales sino también más eficaces.
Los investigadores del Idaho National Laboratory han puesto en práctica esta teoría, confirmando hasta ahora su validez y utilidad para prolongar la vida de las baterías de litio metal. Están entusiasmados con la idea de descubrir las concepciones de electrolitos de alta concentración localizada que surgirán de su trabajo, aunque todavía quedan avances significativos por realizar para superar el cuello de botella del diseño de electrolitos para baterías de alta densidad.
Qi enfatiza que el concepto de la micela, aunque nuevo en el ámbito de los electrolitos, es en realidad muy común en nuestra vida cotidiana. Ahora, cuentan con una teoría y pautas para lograr las interacciones deseables entre la sal, el solvente y el diluyente en el electrolito, así como las concentraciones necesarias y el método de mezcla.