Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas han patentado un método de fabricación de electrodos cerámicos para baterías de ion-litio. Los nuevos electródos están constituidos únicamente de material activo, por lo que se reduce el riesgo de degradación e inflamación a altas temperaturas.
Las baterías eléctricas son dispositivos electroquímicos que convierten energía química almacenada en electricidad. Constan de una o varias celdas electroquímicas y cada celda está formada de un electrodo positivo (cátodo) y otro negativo (ánodo), separados por un electrolito que permite que los iones se muevan entre los electrodos.
Actualmente, las baterías de ion-litio son los principales sistemas de almacenamiento electroquímico en dispositivos electrónicos y en el ámbito del transporte. “Lo que hemos patentado ahora son unos nuevos electrodos cerámicos que se caracterizan por ser mucho más seguros y permitir trabajar en un intervalo de temperatura más amplio”, explica uno de los inventores, el catedrático Alejandro Várez, del grupo de investigación de Síntesis y Procesado de Materiales de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M).
Se trata de un método de fabricación de láminas cerámicas mediante moldeo por extrusión termoplástica. “Esta técnica permite fabricar electrodos de morfología plana o tubular que se pueden aplicar en cualquier tipo de batería de ion-litio”, indica Várez. Además, el coste es relativamente bajo y es fácil de adaptar al proceso de fabricación actual, por lo que su paso a la industrialización sería inmediato.
Estos electrodos cerámicos están constituidos únicamente de material activo, por lo que se reduce el riesgo de degradación e inflamación a altas temperaturas (por encima de 100 ºC). “Esto resulta especialmente importante en el caso de los vehículos eléctricos, porque si se produce un accidente y hay fuego, las baterías convencionales se pueden incendiar y resulta muy complicado apagarlas”, comenta otro de los inventores, Jean Yves Sánchez, investigador CONEX de la UC3M procedente de la Universidad Grenoble Alpes (Francia). “Estos nuevos electrodos sólidos no se pueden quemar, lo cual contribuye a mejorar la seguridad de las baterías”, añade.
Solidez de la batería
Ante picos de consumo eléctrico importante, las baterías de ion-litio comerciales tienden a sobrecalentarse y, en algunos casos, han llegado a explotar. La razón es que los electrolitos empleados habitualmente contienen disolventes orgánicos líquidos que pueden inflamarse, al igual que los aditivos empleados para la fabricación de los electrodos.
“Con nuestra tecnología, en cambio, no se emplean disolventes durante el proceso de fabricación”, señala Sánchez. “Además, si los comparas con los electrodos convencionales, los que obtenemos con este proceso de fabricación son muy duros, no se pueden cortar, lo que contribuye a mejorar la solidez de la batería”.
Otra ventaja que presentan las baterías que integran estos nuevos electrodos es su eficiencia, según las pruebas efectuadas por los investigadores, que muestran un aumento de la capacidad específica cercana al triple respecto a los electrodos comerciales del mismo espesor. Y cómo esta técnica permite fabricar electrodos de un alto espesor (entre 450 y 1000 micras), se aumenta hasta diez veces la capacidad de almacenamiento por área respecto a la tecnología actual.
Esta actuación, que proporciona un innovador visualizador de imágenes, forma parte de las labores de asesoramiento experto científico-técnico en la gestión de la emergencia y la recuperación de las zonas afectadas por la DANA que presta el CSIC.
Las herramientas de código abierto están transformando el manejo de la esta enfermedad metabólica, a través de páncreas artificiales que permiten un control automatizado y personalizado de la glucosa. Este avance no solo mejora la calidad de vida de las personas con diabetes, sino que también abre el camino hacia tecnologías de salud accesibles y colaborativas.
