Baterías más rápidas y seguras: la apuesta del ORNL con fibras de carbono

Investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), en Estados Unidos, han dado un paso clave hacia la producción de baterías de iones de litio más rápidas, seguras y económicas, al superar una de las principales barreras del proceso de fabricación en seco de electrodos. Este avance podría transformar la forma en que se producen baterías para vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos, reduciendo significativamente los costos y riesgos ambientales.

El proceso en seco evita el uso de solventes orgánicos húmedos, que tradicionalmente se emplean para fabricar películas de electrodos. Estos solventes implican altos costos, mayor espacio en planta, largos tiempos de producción, elevado consumo energético, manejo de residuos y gastos de arranque. Sin embargo, las películas secas presentan una desventaja técnica: tienden a rasgarse con facilidad, lo que compromete su integridad y rendimiento.

Para resolver este desafío, el equipo del ORNL incorporó fibras largas de carbono en la mezcla de los electrodos secos. El resultado fue un material más resistente y flexible. Las baterías de tipo "coin cell" fabricadas con estas nuevas películas demostraron no solo una mayor durabilidad, sino también una mejora en el flujo de electricidad, permitiendo velocidades de carga y descarga más rápidas y reduciendo el riesgo de sobrecalentamiento.

Fibras largas

“Mientras otros han experimentado con fibras de carbono a nanoescala, somos los primeros en utilizar fibras largas de carbono”, explicó Jaswinder Sharma, científico del ORNL. “Estas fibras, aunque representan solo el 1% del peso total del electrodo, aumentan considerablemente la resistencia mecánica y la eficiencia del transporte electrónico” añade.

Además, el uso de fibras largas no solo mejora el rendimiento, sino que también reduce los costos químicos totales. De acuerdo con Sharma, los ahorros generados por eliminar solventes caros superan ampliamente el costo de las fibras, lo que abre la puerta a una fabricación más competitiva para los productores estadounidenses de baterías.

“Creemos que este es el siguiente paso hacia la adopción generalizada de electrodos procesados en seco”, concluyó Sharma. “Al simplificar la fabricación y eliminar insumos costosos, esta técnica podría fortalecer la posición de Estados Unidos en el mercado global de baterías”.