Prueba rápida para las baterías de iones de litio

Un equipo de investigación del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Energía (IMDEA) está desarrollando metodologías para evaluar el estado de las baterías de iones de litio (LIB). El objetivo es proporcionar información rápida y precisa para predecir su durabilidad en diferentes condiciones de operación. Así mismo, se tendría una mejor comprensión sobre los futuros desarrollos de este tipo de baterías.

Cabe señalar que la duración de las baterías de iones de litio está limitada por la degradación de la interfase de electrolito sólido (SEI, por sus siglas en inglés). Se trata de una capa pasiva que recubre la superficie del electrodo negativo de la mayoría de las baterías basadas con tecnología de ion de litio. Tras muchos ciclos de carga y descarga, la interfase tiende a consumir el litio contenido en el electrolito y a reducir la capacidad de almacenamiento.

El proyecto del IMDEA busca crear una metodología nueva, económica y de fácil implementación para analizar la calidad de la interfase de electrolito sólido en las baterías de iones de litio, lo que hará posible predecir su vida útil.

Versátiles y atractivas 

Las baterías de iones de litio son conocidas por ser muy versátiles y atractivas como sistema de almacenamiento de energía en el sector de la movilidad eléctrica. Esto se debe principalmente a su capacidad para almacenar mucha energía en poco peso, además de sus excelentes propiedades de ciclado respecto a otros tipos de baterías. 

A diferencia de las baterías de plomo o de níquel, cuyas cargas y descargas conllevan cambios sustanciales en el volumen y estructura de las especies implicadas, las baterías de iones de litio basan su funcionamiento en la intercalación y la desintercalación de iones de litio en huecos de la estructura de los electrodos, siendo un procedimiento más suave, que evita la degradación de los mismos y asegura buenas propiedades de ciclado.

Lo anterior ofrece beneficios para el funcionamiento de estas baterías, pero dificulta las medidas de control de su estado, toda vez que es complejo determinar su duración. Actualmente no existen técnicas rápidas que proporcionen información fiable sobre las condiciones de dichas baterías en cuestión de días o incluso en semanas.

Proceso interno de autodescarga

Los investigadores del IMDEA trabajan en una técnica que consiste en agregar una molécula en el electrolito, que actúa como mediador redox, provocando un proceso interno de autodescarga que es inversamente proporcional a las características aislantes de la capa de la SEI.

La presencia del mediador redox amplifica el impacto de los posibles defectos de la película de la SEI en cuanto a la eficiencia en coulombs, de forma que pueden ser detectados rápidamente incluso si se utilizan equipos convencionales o de baja precisión.

Los hallazgos basados en la aplicación de este método se pueden usar para estudios de envejecimiento de baterías. Además, puede ser modelado a fin de desarrollar y optimizar métodos avanzados de ensayos de baterías.