Un equipo de investigadores de la Universidad McGill, junto a colegas de Estados Unidos y Corea del Sur, ha dado un paso importante en la producción de materiales para baterías de iones de litio. ¿Te imaginas un mundo donde podamos prescindir de metales costosos y difíciles de conseguir como el níquel y el cobalto en la fabricación de estas baterías? Este nuevo método podría hacerlo posible, facilitando la creación de baterías esenciales para vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía renovable.
Producción innovadora de partículas de cátodo
La clave de este avance radica en un método mejorado para producir partículas de cátodo de «sal de roca desordenada» (DRX). Hasta ahora, los fabricantes se enfrentaban a grandes retos para controlar el tamaño y la calidad de estas partículas, lo que resultaba en productos inestables y complicados de utilizar. Sin embargo, los investigadores han encontrado la solución: un proceso que permite la producción de partículas uniformemente dimensionadas y altamente cristalinas, eliminando la necesidad de molienda o procesamiento adicional.
“Nuestro método permite la producción en masa de cátodos DRX con calidad constante, lo cual es esencial para su adopción en vehículos eléctricos y en el almacenamiento de energía renovable”, aseguró Jinhyuk Lee, autor principal del estudio y profesor asistente en el Departamento de Ingeniería de Minas y Materiales. Esta innovación es un paso crucial hacia baterías de iones de litio más sostenibles y rentables, vitales en la transición global hacia el transporte electrificado y el uso de energías renovables.
Proceso de síntesis eficiente
El equipo de McGill implementó un proceso de dos etapas utilizando sales fundidas para sintetizar las partículas DRX. ¿Y qué significa esto? Que ahora tienen un mejor control sobre la formación de partículas, mejorando tanto la calidad como la eficiencia del proceso. En la primera etapa, se promueve la nucleación, que es la formación de pequeños cristales uniformes, y luego se limita su crecimiento. Esto permite producir partículas listas para batería que son menores a 200 nanómetros, un tamaño crucial para maximizar el rendimiento de estos materiales en baterías de iones de litio.
“Hemos desarrollado el primer método para sintetizar directamente partículas DRX altamente cristalinas y uniformemente distribuidas sin la necesidad de molienda posterior”, comentó Lee. “Este control morfológico mejora tanto el rendimiento de la batería como la consistencia en la producción a gran escala de cátodos DRX”.
Resultados prometedores y colaboración internacional
Cuando se probaron en celdas de batería, los nuevos materiales mantuvieron el 85 por ciento de su capacidad después de 100 ciclos de carga y descarga. ¿Te das cuenta? Esto es más del doble del rendimiento de las partículas DRX producidas con métodos anteriores. Esta investigación fue llevada a cabo por el equipo de McGill en colaboración con científicos del Laboratorio Nacional SLAC de la Universidad de Stanford y el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST). Además, recibió apoyo de Wildcat Discovery Technologies, una empresa estadounidense interesada en escalar tecnologías DRX para su uso comercial.
El método desarrollado también podría hacer que el proceso sea más escalable y energéticamente eficiente, abordando un obstáculo clave para la adopción generalizada de los cátodos DRX. Ante la creciente demanda mundial de baterías, esto podría tener un impacto significativo en la industria. “La aceptación de nuestro trabajo resalta tanto la visión fundamental como el potencial industrial del método”, concluyó Hoda Ahmed, autora principal del estudio y estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería de Materiales de McGill. “Esto cambia el enfoque hacia una fabricación escalable”.
