Explicado: Cómo la investigación de IIT puede mejorar el rendimiento de la batería de iones de litio

Los investigadores de IIT Guwahati han desarrollado una técnica que puede estimar con precisión uno de los estados internos de la batería más importantes conocido como SOC, abreviatura de estado de carga.

Los investigadores han estado tratando de encontrar alternativas o formas de mejorar las baterías de iones de litio. (Imagen representativa)

Los investigadores de IIT Guwahati han desarrollado una técnica para mejorar el rendimiento de las baterías recargables de iones de litio, que alimentan la mayoría de los dispositivos portátiles que se utilizan en la actualidad. Sus hallazgos fueron publicados en la revista IEEE Xplore el mes pasado.

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¿Qué son las baterías de iones de litio?

El Premio Nobel de Química de 2019 fue otorgado conjuntamente a Stanley Whittingham, John Goodenough y Akira Yoshino por trabajo que condujo al desarrollo de baterías de iones de litio , que se utilizan en la mayoría de teléfonos móviles, smartphones, tablets, laptops y power bank, entre otros dispositivos. La primera batería de iones de litio comercialmente viable fue creada por Yoshino en 1985, quien se desarrolló a partir del trabajo de Whittingham y Goodenough. La Real Academia Sueca de Ciencias señala que las bases de la batería de iones de litio se establecieron durante la crisis del petróleo de la década de 1970, época en la que Whittingham comenzó a trabajar en el desarrollo de métodos que podrían conducir a tecnologías energéticas sin combustibles fósiles.

Hoy en día, la mayoría de los vehículos eléctricos (EV) también usan baterías de iones de litio, pero están alcanzando lentamente sus límites teóricos de poder proporcionar aproximadamente hasta 300 vatios hora por kilogramo de energía. Estas baterías también se pueden utilizar para almacenar energía solar y eólica, lo que significa que con su uso generalizado incluso puede ser posible vivir en una sociedad libre de combustibles.

Aun así, algunas de las desventajas de las baterías de iones de litio incluyen su susceptibilidad al sobrecalentamiento y su propensión a sufrir daños a altos voltajes, ya que están fabricadas con materiales inflamables y combustibles. Estas baterías también comienzan a perder su capacidad con el tiempo; por ejemplo, una batería de computadora portátil en uso durante algunos años no funciona tan bien como una nueva.

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Entonces, ¿qué han desarrollado ahora los investigadores?

Los investigadores de IIT Guwahati han desarrollado una técnica que puede estimar con precisión uno de los estados internos de la batería más importantes conocido como SOC, abreviatura de estado de carga. El SOC refleja la capacidad restante de la batería, es decir, cuánta carga más se puede extraer de la batería antes de que se descargue por completo. El conocimiento de la capacidad restante ayuda a optimizar la utilización de la capacidad de la batería, evita la sobrecarga y la subcarga de la batería, aumenta su vida útil, reduce el costo y garantiza la seguridad de la batería y su entorno, dijo un comunicado de prensa emitido por IIT Guwahati.

Para mejorar la vida útil de una batería y optimizar su capacidad, es importante predecir sus diversos estados con precisión. Uno de estos estados es el SOC, que hasta ahora ha sido difícil de estimar. A través de su trabajo, los investigadores han propuesto un enfoque que evita la sobreestimación y, por lo tanto, ayuda a tomar medidas precisas.

¿Existen alternativas a las baterías de iones de litio?

Los investigadores han estado tratando de encontrar alternativas o formas de mejorar estas baterías. En 2019, el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins desarrolló una batería de iones de litio que no se incendia.

A principios de enero de 2020, investigadores de Australia afirmaron que desarrollaron la batería de litio-azufre (Li-S) más eficiente del mundo, capaz de alimentar un teléfono inteligente durante cinco días continuos, el equivalente a un automóvil eléctrico que puede conducir una distancia de más de 1.000 km.

Si bien los materiales utilizados en las baterías de Li-S no son diferentes de los de las baterías de iones de litio, los investigadores australianos reconfiguraron el diseño de los cátodos de azufre (un tipo de conductor eléctrico a través del cual se mueven los electrones) para adaptarse a un mayor estrés sin una caída en capacidad total.

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Las baterías Li-S generalmente se consideran sucesoras de las baterías de iones de litio debido a su menor costo de producción, eficiencia energética y seguridad mejorada. Su costo de producción es menor porque el azufre está disponible en abundancia.

Aun así, ha habido algunas dificultades a la hora de comercializar estas baterías, principalmente debido a su corto ciclo de vida y poca capacidad de energía instantánea.

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