Logra una densidad de 3,65 g/cm³ y una capacidad areal de 20 mAh/cm², superando ampliamente los estándares comerciales.
Un innovador electrodo podría permitir viajes de más de 600 km con una sola carga
Un equipo de investigación dirigido por el Profesor Kyeong-Min Jeong, de la Escuela de Ingeniería Energética y Química de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), ha desarrollado un electrodo cinco veces más grueso que los modelos convencionales mediante un proceso de fabricación en seco, un avance significativo para el sector de las baterías ecológicas.
Este electrodo no solo aumenta considerablemente la capacidad de las baterías, sino que mantiene velocidades de carga rápida sin necesidad de utilizar disolventes químicos, cumpliendo así con importantes objetivos de sostenibilidad. La investigación fue publicada en la prestigiosa revista Energy & Environmental Science.
Baterías sostenibles: un desafío ambiental
Con el aumento en la demanda de baterías de litio debido al auge de los vehículos eléctricos, la mejora en la densidad energética y reducción del impacto ambiental son objetivos clave en la industria. Tradicionalmente, los electrodos se fabrican mediante métodos húmedos, que utilizan disolventes químicos tóxicos y generan grandes cantidades de residuos líquidos contaminantes.
Sin embargo, estos métodos han enfrentado dificultades al intentar producir electrodos más gruesos, ya que el secado de los solventes provoca aglomeraciones no deseadas en el polvo del electrodo, afectando la uniformidad y el rendimiento del material.
Tecnología avanzada mediante el método seco
El equipo del Profesor Jeong consiguió fabricar exitosamente un electrodo con una densidad de capa de mezcla de 3,65 g/cm³, lo cual está directamente relacionado con una mayor capacidad energética. Esta nueva técnica permitió lograr una capacidad areal de 20 mAh/cm², muy por encima de los electrodos comerciales actuales.
La incorporación de este electrodo a las baterías de vehículos eléctricos podría aumentar significativamente su autonomía. Según explica el propio profesor Jeong, «mientras las baterías convencionales apenas permiten cubrir trayectos extensos como de Seúl a Busan (aproximadamente 400 km), esta nueva tecnología podría superar fácilmente los 600 km de autonomía con una sola carga».
Materiales innovadores para maximizar el rendimiento
Otra de las características distintivas del electrodo desarrollado por el equipo de UNIST es la incorporación de un agente conductor esférico poroso que incrementa sustancialmente la conductividad eléctrica. Por lo general, aumentar el grosor de un electrodo implica mayores distancias de transporte de iones de litio, reduciendo la velocidad de carga y la eficiencia del rendimiento.
La utilización de este nuevo material conductor mitiga estos problemas, permitiendo que incluso electrodos notablemente más gruesos mantengan alta velocidad de carga y rendimiento estable. Este logro no es alcanzable con las técnicas húmedas convencionales.
Implicaciones para la producción industrial
Según Hyesong Oh, coautor principal del estudio, «esta tecnología representa un avance importante al mejorar simultáneamente la capacidad y el rendimiento de electrodos secos ecológicos». Además, destacó que «la investigación se ha validado con éxito en celdas tipo pouch de clase 1 Ah, lo cual abre el camino para escalar esta tecnología más allá de experimentos en laboratorio, acercándola a una producción industrial a gran escala».
Perspectivas futuras y sostenibilidad
El avance desarrollado por UNIST representa un paso significativo hacia la transición ecológica y la movilidad sostenible, ya que permite fabricar baterías de alto rendimiento sin generar residuos contaminantes. Al mismo tiempo, podría disminuir la dependencia de los combustibles fósiles, beneficiando directamente a la lucha contra el cambio climático.
Este tipo de innovaciones tecnológicas no solo impulsan el desarrollo de los vehículos eléctricos, sino que también aportan soluciones tangibles y escalables a los desafíos medioambientales actuales, reafirmando la importancia de continuar con investigaciones en tecnologías limpias y renovables.
Más información: Hyeseong Oh et al, Dry-processed thick electrode design with a porous conductive agent enabling 20 mA h cm−2 for high-energy-density lithium-ion batteries, Energy & Environmental Science (2024). DOI: 10.1039/D4EE04106B
