Estudian materiales para optimizar el rendimiento de baterías

* Diseño de la UAM emplea polímeros amigables al ambiente y útiles en vehículos eléctricos, computadoras y teléfonos celulares

Crear sistemas de almacenamiento energético amigables con el medio ambiente, que no sean explosivos y sus ciclos de carga/descarga presenten una larga duración, motivó a un grupo de científicos de la Universidad Autónoma Metropolitana, campus Iztapalapa (UAM-I), a investigar materiales poliméricos que poseen propiedades para mantener el máximo nivel de energía en una batería ión-litio.

De acuerdo con la doctora Judith Cardoso Martínez, co-titular del proyecto y adscrita al Departamento de Física, esta investigación fue apoyada por la Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación del Distrito Federal. “Nuestro compromiso es diseñar baterías que puedan reemplazar a mediano plazo las que actualmente se utilizan en el Sistema de Transporte Colectivo Metro, de níquel-cadmio, que son muy contaminantes y al romperse eliminan líquido que puede generar graves problemas de toxicidad”.

Asimismo, señala, con este desarrollo también se lograría crear baterías recargables ión-litio, optimizadas con polímeros electrolitos, para vehículos eléctricos o híbridos, computadoras, teléfonos celulares y videocámaras, entre otros sistemas portátiles.

Dicho material (polímeros electrolitos) es similar al plástico y en estado sólido tiene la capacidad de contener las sales de litio dentro de una batería, y debido a su bajo peso permite conducir una mayor cantidad de carga eléctrica con un menor peso.

“Prácticamente una batería es un generador de corriente debido a que transforma la energía química en eléctrica, en este caso aportada por la transformación de los materiales que contienen litio, tanto en los dos electrodos que hacen parte del generador como en el polímero”, explica el doctor Ignacio González Martínez, colaborador del proyecto adscrito al Departamento de Química de la UAM-I.

Si bien en el mercado existen baterías recargables ión-litio desde finales del siglo pasado, tienen diversas desventajas. De acuerdo con los investigadores, tienden a deteriorarse si se almacenan descargadas, soportan un número limitado de cargas, son costosas y pueden sobrecalentarse al grado de explotar.

“Debido a que se requiere de un electrolito (que disocie una sal de litio) para conducir la carga, el problema fue que los fabricantes han utilizado compuestos químicos que se degradan y precisamente esto genera explosiones”, apunta González Martínez.

Por dichas razones, coinciden los investigadores, las baterías de ión-litio se han estado modificando para evitar que exploten. Además, en diferentes países se está trabajando en tecnologías para que tengan un mayor rendimiento y sean seguras para los usuarios.

De hecho, comenta la doctora Cardoso Martínez, esa fue la causa del problema que presentaron algunos aviones Boeing con sus baterías de ión-litio, las cuales contenían líquidos orgánicos que se tornaron inflamables al alcanzar una temperatura crítica. “De ahí que nuestro trabajo esté encaminado a usar materiales no tóxicos ni explosivos, como los polímeros”.

“Por nuestra parte, aunque todavía no contamos con algún prototipo, estamos desarrollando tres elementos muy importantes, como los químicos que llevarán los dos electrodos y el sistema polimérico que va a contener el electrolito. La idea es que posean mayor capacidad para almacenar energía y tengan un ciclo de carga y descarga duradero sin perder la eficiencia”, indica González Martínez.

Asimismo, refiere que el objetivo es diseñar una tecnología segura, de bajo costo y eficiente que permita satisfacer las necesidades de almacenamiento de energía e incrementar la capacidad de las baterías. “El polímero electrolito con el que trabajamos tiene muchas posibilidades de ser utilizado, por lo que estamos construyendo celdas para probar en su conjunto este material junto con el litio y los electrodos. Una vez terminada esta etapa, escalaremos el proyecto”.

Hasta el momento, el equipo de investigación utiliza materiales de tipo sintético; sin embargo, tienen amplio interés en usar polímeros de tipo biológico a fin de que sean biodegradables y no generen daño alguno al medio ambiente. (Agencia ID)