Prevención de explosiones de baterías de iones de litio con diamantes

En comparación con otras tecnologías de baterías, las baterías de iones de litio (Li-ion) tienen una densidad de energía relativamente alta y una vida útil prolongada. Su desarrollo a lo largo de los años les ha permitido ser la tecnología de baterías preferida en varias áreas.

Estos incluyen la alimentación de dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos. Si bien poseen características deseables y superan a otras tecnologías disponibles comercialmente, no están exentos de problemas.

Baterías de iones de litio puede explotar peligrosamente en las condiciones adecuadas. Esto es motivo de gran preocupación. Su peligro potencial es tal que las aerolíneas solo permiten esta tecnología de batería en el equipaje de mano.

Cuando surge el tema de la explosión de las baterías de iones de litio, el infame Samsung Galaxy Nota 7 inmediatamente me viene a la mente. Varias baterías de este dispositivo Samsung finalmente retirado del mercado simplemente explotaron.

La controversia asociada con

explosión de hoverboards también aparece. El denominador común entre estos 2 escenarios es que las explosiones fueron el resultado de baterías de iones de litio defectuosas.

Si bien estos 2 casos recibieron mucha atención, otros dispositivos que contienen baterías de iones de litio han explotado antes. Aunque es poco común con baterías de calidad controlada, una batería de iones de litio que explote es un riesgo grave que no debe tomarse a la ligera.

Un grupo de investigadores de Universidad de Drexel reconoció que todavía existen riesgos asociados con esta tecnología de batería y ha elaborado una giro interesante a esta historia. ¡Están usando diamantes para hacer que las baterías sean más estables! Realmente quiero contarles todo sobre esta solución novedosa, pero primero, repasemos algunos antecedentes.

Cómo fallan y explotan las baterías de iones de litio

Las explosiones en las baterías de iones de litio se producen principalmente debido al cortocircuito de los terminales positivo y negativo. La formación de estructuras llamadas dendritas en el interior de las baterías puede provocar estos cortocircuitos.

Esencialmente, estas dendritas cortocircuitan los terminales positivo y negativo de la batería, generando grandes cantidades de calor y encendiendo el electrolito dentro de la batería.

La mayoría de los electrolitos son inflamables. Cuando se enciende, un electrolito suele provocar una explosión.

Medidas de seguridad

Afortunadamente existen medidas de mecanismos de seguridad en las baterías de iones de litio de alta calidad.

Medidas actuales

Para evitar la formación de dendrita, las baterías de iones de litio actualmente en el mercado utilizan un electrodo de grafito que está lleno de litio. Si bien esta configuración suprime la formación de dendrita, también reduce la densidad de energía de la batería.

Si este electrodo está hecho de litio puro, las baterías tendrían alrededor de 10 veces su capacidad actual. Sin embargo, también es más probable que exploten debido a un mayor potencial de formación de dendrita.

Este método es bastante efectivo. Sin embargo, las baterías de calidad inferior tienden a no funcionar del todo bien, lo que puede provocar explosiones. Si bien este es el caso, el método que se describe a continuación podría ser un mecanismo de seguridad aún mejor.

Novedosa solución de Drexel Researchers

El equipo de Drexel ideó una solución novedosa para mantener la densidad de energía del litio puro al tiempo que mejora la seguridad. Diseñaron una batería que utiliza un electrodo de litio puro. Para contrarrestar la formación de dendrita, infunden nanodiamantes en la solución de electrolitos.

Los nanodiamantes son diamantes extremadamente pequeños.

Los nanodiamantes reducen drásticamente el riesgo de que se produzca una reacción química en los electrodos que resulte en la formación de dendritas. El litio se recubre sobre uno de los electrodos durante la descarga de la batería. Los nanodiamantes facilitan un recubrimiento uniforme, evitando la formación de dendritas.

Pensamientos finales

El equipo admite que, si bien este método es bastante eficaz según sus pruebas, es difícil decir que su método eliminaría por completo la formación de dendritas. Dicho esto, este método es bastante prometedor, ya que mejora la seguridad y permite una batería de mayor capacidad.