Investigadores de la Universidad McGill ha demostrado que los materiales asequibles podrían ser clave para mejorar las baterías utilizadas en los vehículos eléctricos. El avance fue analizado y confirmado con Canadian Light Source (CLS) en la Universidad de Saskatchewan.
Las baterías recargables actuales tienden a usar metales caros no abundantes, como el cobalto, que tienen un costo ambiental y de derechos humanos por las malas condiciones laborales en las minas en África. Todos son barreras para una adopción más amplia.
El cátodo de la batería, o electrodo positivo, es uno de los mejores candidatos para la mejora de la batería de ion-litio. “Los cátodos representan el 40% por ciento del costo de las baterías que estamos usando en nuestros teléfonos en este momento. Son absolutamente cruciales para mejorar el rendimiento de la batería y reducir la dependencia del cobalto”, dice Majid Rasool, director de Investigación en McGill.
La investigación de un equipo de McGill se centra en un prometedor cátodo de batería hecho de hierro y silicio, que son materiales abundantes y económicos. Este tipo particular de cátodo, silicato de litio y hierro, tiene una capacidad teóricamente alta para retener energía durante varios ciclos de carga-descarga, pero en la práctica, esto no se había logrado.
El avance del grupo se produce gracias a la aplicación de un polímero conductor electrónico llamado PEDOT en la superficie de los nanocristales catódicos a través de una reacción interfacial controlada. Las pruebas revelaron una impresionante capacidad inicial de la batería, así como un rendimiento mejorado durante muchos ciclos de carga.
“No esperábamos un salto tan grande en el rendimiento sobre el recubrimiento de carbono. Sabía que esto podría funcionar, pero cuando obtuvimos los resultados, fue realmente fascinante”, dice Rasool, autor principal del artículo publicado en Advanced Materials Interfaces. “Elegimos trabajar con este material en particular en estrecha colaboración con Hydro-Quebec porque es sostenible, de bajo costo y seguro”, dice Rasool.
Utilizando las líneas de luz SM y CMCF en el CLS, fue posible explicar el salto inesperadamente impresionante en el rendimiento que permitió el enfoque de nanocristales recubiertos.
“El CLS fue muy útil para permitirnos profundizar y comenzar a explicar por qué el tratamiento de recubrimiento PEDOT y la capa subterránea rica en hierro mejoraron tanto el rendimiento”.
Encapsular nanocristales en PEDOT fue técnicamente difícil de lograr, requirió casi dos años de esfuerzo, pero resultó en “mejoras notables” en el rendimiento, tanto en términos de capacidad inicial como a largo plazo.
“Todavía queda trabajo por hacer para comprender por qué y aprovechar esto, pero este proceso de recubrimiento abre nuevas estrategias de ingeniería para las baterías”, dice Rasool.