Explicación a riesgos de incendio de las baterías de litio

   MADRID, 15 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Científicos han descubierto una causa raíz del crecimiento de estructuras con forma de aguja que afectan a las baterías de litio, a veces causando cortocircuitos e incluso incendios.

   El equipo, dirigido por Chongmin Wang en el Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) de Estados Unidos, ha demostrado que la presencia de ciertos compuestos en el electrolito, el material líquido que hace posible la química crítica de una batería, provoca el crecimiento de estos defectos, conocidos como dendritas y bigotes.

   El equipo espera que el descubrimiento conduzca a nuevas formas de prevenir su crecimiento mediante la manipulación de los ingredientes de la batería. Los resultados se publicaron en Nature Nanotechnology.

   Las dendritas son pequeñas estructuras rígidas en forma de árbol que pueden crecer dentro de una batería de litio; sus proyecciones en forma de aguja se llaman bigotes. Ambos causan un daño tremendo; en particular, pueden perforar una estructura conocida como el separador dentro de una batería, al igual que una maleza puede atravesar un patio de concreto o un camino pavimentado.

   También aumentan las reacciones no deseadas entre el electrolito y el litio, acelerando la falla de la batería. Las dendritas y los bigotes están frenando el uso generalizado de las baterías de metal de litio, que tienen una mayor densidad de energía que sus contrapartes de iones de litio comúnmente utilizadas.

   El equipo de PNNL descubrió que el origen de los bigotes en una batería de metal de litio reside en una estructura conocida como "SEI" o interfase de electrolitos sólidos, una película donde la superficie de litio sólido del ánodo se encuentra con el electrolito líquido. Además, los científicos identificaron a un culpable en el proceso de crecimiento: el carbonato de etileno, un solvente indispensable agregado al electrolito para mejorar el rendimiento de la batería. Resulta que el carbonato de etileno deja la batería vulnerable al daño.

   El equipo descubrió que el nivel de carbonato de etileno se correlaciona directamente con el crecimiento de dendritas y bigotes. Cuanto más material ponía el equipo en el electrolito, más crecían los bigotes. Los científicos experimentaron con la mezcla de electrolitos, cambiando los ingredientes en un esfuerzo por reducir las dendritas. Algunos cambios, como la adición de ciclohexanona, impidieron el crecimiento de dendritas y bigotes.

   Comprender qué causa que los bigotes comiencen y crezcan conducirá a nuevas ideas para eliminarlos o al menos controlarlos para minimizar el daño, agregó en un comunicado el primer autor Yang He. Él y el equipo rastrearon cómo los bigotes responden a un obstáculo. Una mayor comprensión podría ayudar a despejar el camino para el uso generalizado de baterías de metal de litio en automóviles eléctricos, computadoras portátiles, teléfonos móviles y otras áreas.