TECNOLOGÍAS: Ingeniería y tecnología eléctricas

Una batería experimental aumentaría la autonomía de los vehículos eléctricos

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En la actualidad, la autonomía de las baterías, desarrolladas con una tecnología de iones de litio, de los vehículos eléctricos alcanza como máximo 160 kilómetros. Un equipo de la Universidad de Córdoba ha testado en condiciones de laboratorio un dispositivo que triplica el almacenamiento de energía de las pilas convencionales de ion de litio, por lo que se podría estirar su radio de acción.

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UCO | | 18 abril 2016 10:00

<p>Batería experimental de ion de litio, en un laboratorio de la Universidad de Córdoba. / UCO</p>

Batería experimental de ion de litio, en un laboratorio de la Universidad de Córdoba. / UCO

La popularización de vehículos eléctricos dependerá, en gran parte, de la autonomía de los mismos. Frente a los convencionales y duraderos motores de combustión, las baterías eléctricas alcanzan actualmente como máximo unos 160 kilómetros, es decir la distancia equivalente a la que hay entre Córdoba y Málaga.

Ahora, la Universidad de Córdoba (UCO) ha logrado, de manera experimental, triplicar la densidad de energía de las pilas que mueven estos medios de transporte. Con este resultado, en teoría, se podrá estirar su radio de acción y llegar más lejos, antes de usar de nuevo un enchufe a la red.

Las baterías de los vehículos eléctricos y de los dispositivos móviles están desarrolladas con una tecnología denominada de iones de litio. En general, en una batería se genera una corriente eléctrica gracias a la existencia de dos polos llamados ánodo y cátodo, que intercambian electrones en un circuito externo e iones en su interior. En este proceso constante, hasta que se agota el intercambio, se puede aprovechar la energía para hacer funcionar un aparato eléctrico. En este caso, los iones son de litio, un metal alcalino con potencial electroquímico, la base para la consecución de pilas.

“Sin embargo, las baterías de ion de litio tienen dos problemas para su popularización: por un lado la seguridad de las mismas, y por otro, su densidad de energía”, explica José Luis Tirado, investigador principal del departamento de Química Inorgánica e Ingeniería Química de la UCO, que ha desarrollado esta nueva pila experimental.

Investigadores de todo el mundo trabajan en la mejora de alguno de estos dos aspectos: seguridad o densidad de energía. En física, la densidad de energía es la cantidad de energía acumulada en un sistema, se mide en vatios-hora por kilogramo. En el mercado, las actuales baterías de ion de litio presentan unos rangos cercanos a los 120 vatios-hora por kilogramo.

"Las baterías de ion de litio tienen dos problemas para su popularización: por un lado la seguridad de las mismas, y por otro, su densidad de energía”, dice el autor

“La densidad depende del voltaje, por un lado, y de la capacidad de la pila, por el otro”, señala Tirado. El reto científico es aumentar la densidad sin que afecte a la seguridad del dispositivo. Se podría incrementar la tensión eléctrica de una pila distanciando el potencial del ánodo y del cátodo, pero a mayor separación, más inestabilidad en el intercambio de iones. Es el nudo gordiano para desarrollar baterías más duraderas.

Aumentando el voltaje

Los investigadores de la UCO plantearon una opción ingeniosa cuyos resultados se han publicado en la revista Scientific Reports. En vez de separar los electrodos que permiten generar la energía, elevaron su voltaje a la vez. Para el ánodo establecieron una tensión eléctrica de 1,8 voltios, mientras que para el cátodo la situaron en torno a los 5,1 voltios. “Observamos que el voltaje total había sido incrementado con éxito y de manera segura y no se perdía diferencia de potencial”, resume el catedrático. 

La pila experimental de ion de litio logra superar los 400 vatios-hora por kilogramo en condiciones de laboratorio, el triple que las que están en el mercado. Aun en situaciones más realistas, la nueva batería tenía un comportamiento notablemente mejor que las convencionales, con densidades de energía de hasta 284 vatios-hora por kilogramo.

“Hay que tener en cuenta que en los dispositivos en los que se emplean, estas baterías son ajustadas a los mismos y pierden algo de densidad de energía, por eso era importante comprobar esas condiciones reales”, matiza el investigador. La nueva batería es un desarrollo escalable, por lo que puede resultar de interés tanto para la industria automovilística como para la electrónica.

Referencia bibliográfica:

Gregorio F. Ortiz, María C. López, Yixiao Li, Matthew J. McDonald, Marta Cabello, José L. Tirado & Yong Yang. "Enhancing the energy density of safer Li-ion batteries by combining high-voltage lithium cobalt fluorophosphate cathodes and nanostructured titania anodes". Scientific Reports 6: 20656 (2016) doi: 10.1038/srep20656

Zona geográfica: Andalucía
Fuente: UCO

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