Por Mining – 24 de enero de 2024 (World energy trade)
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En un artículo publicado en la revista ACS Central Science, los investigadores explican que la batería se basa en un nuevo material que podría producirse a menor coste que el cobalto y puede conducir la electricidad a velocidades similares a las del metal gris azulado.
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“Las baterías de cobalto pueden almacenar mucha energía y tienen todas las características que a la gente le interesan en términos de rendimiento, pero tienen el problema de no estar ampliamente disponibles y su coste fluctúa ampliamente con los precios de las materias primas. Y a medida que aumente la proporción de vehículos electrificados en el mercado de consumo, el coste será cada vez mayor”, declaró a los medios el investigador jefe Mircea Dincă.
Hace unos seis años, el laboratorio de Dincă empezó a trabajar en un proyecto, financiado por Lamborghini, para desarrollar una batería orgánica que pudiera utilizarse para alimentar coches eléctricos. Mientras trabajaban en materiales porosos en parte orgánicos y en parte inorgánicos, él y sus estudiantes se dieron cuenta de que había aparecido un material totalmente orgánico que podría ser un potente conductor.
Este material consiste en muchas capas de TAQ (bis-tetraaminobenzoquinona), una pequeña molécula orgánica que contiene tres anillos hexagonales fusionados. Estas capas pueden extenderse en todas direcciones, formando una estructura similar a la del grafito. Dentro de las moléculas hay grupos químicos llamados quinonas, que son los reservorios de electrones, y aminas, que ayudan al material a formar fuertes enlaces de hidrógeno.
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Esa insolubilidad es importante porque impide que el material se disuelva en el electrolito de la pila, como ocurre con algunos materiales orgánicos, lo que alarga su vida útil.
“Uno de los principales métodos de degradación de los materiales orgánicos es que se disuelven en el electrolito de la pila y pasan al otro lado, creando un cortocircuito. Si el material es completamente insoluble, ese proceso no se produce, por lo que podemos superar los 2.000 ciclos de carga con una degradación mínima”, explica Dincă.
Gran rendimiento
Las pruebas realizadas con este material demostraron que su conductividad y capacidad de almacenamiento eran comparables a las de las baterías tradicionales que contienen cobalto. Además, las baterías con cátodo TAQ pueden cargarse y descargarse más rápido que las actuales, lo que podría acelerar la velocidad de carga de los vehículos eléctricos.
Para estabilizar el material orgánico y aumentar su capacidad de adherirse al colector de corriente de la batería, que es de cobre o aluminio, los investigadores añadieron materiales de relleno como celulosa y caucho. Estos rellenos representan menos de una décima parte del compuesto catódico total, por lo que no reducen significativamente la capacidad de almacenamiento de la batería.
Los principales materiales necesarios para fabricar este tipo de cátodo son un precursor de quinona y un precursor de amina, que ya están disponibles en el mercado y se producen en grandes cantidades como productos químicos básicos. Los investigadores calculan que el coste material del montaje de estas baterías orgánicas podría ser entre un tercio y la mitad del de las baterías de cobalto.
Lamborghini tiene la licencia de la patente de esta tecnología. El laboratorio de Dincă tiene previsto seguir desarrollando materiales alternativos para las baterías y está estudiando la posible sustitución del litio por sodio o magnesio, que son más baratos y abundantes que el litio.
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