Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) junto a un equipo internacional han podido aumentar la capacidad y prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio.
Según los científicos, han sintetizado un nuevo nanomaterial que podría sustituir el grafito poco eficaz que se usa hoy en las baterías de iones de litio. Los resultados de la investigación están publicadas en la revista Journal of Alloys and Compounds.
Las baterías de iones de litio se usan hoy en equipos electrónicos: desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos. La carga y descarga en este tipo de baterías se realiza cuando los iones de litio que se mueven entre dos electrodos: desde el ánodo con carga negativa hacia el cátodo con carga positiva.
El área de uso de las baterías de iones de litio está ampliándose constantemente, pero, según los científicos, su capacidad está todavía limitada por las propiedades del grafito: el material del que se fabrica el ánodo en la mayoría de casos. Los científicos de la NUST MISIS lograron obtener un nuevo material para ánodos capaz de aumentar considerablemente la capacidad y prolongar la vida útil de las baterías.
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"Las microesferas porosas nanoestructuradas con la composición Cu0,4Zn0,6Fe2O4 usadas en calidad de material para el ánodo incrementan unas tres veces la capacidad de las baterías que se venden hoy permitiendo asimismo incrementar unas cinco veces el número de ciclos de carga y descarga en comparación con otros materiales prometedores que pueden usarse en lugar del grafito. Esta mejora se debe al efecto sinérgico que ocurre cuando una nanoestructura especial se combina con la composición de los elementos usados", explica Yevgueni Kolésnikov, del Departamento de Nanosistemas Funcionales y Materiales Alta Temperatura de la NUST MISIS.
La síntesis del material final se realiza sin etapas intermedias, gracias al uso del método de spray pirólisis. Los científicos explican que para realizarlo, una disolución acuosa con iones de metales necesarios se convierte en vapor con el uso de ultrasonido, posteriormente el agua se evapora a temperatura de hasta 1.200 °С con la descomposición de las sales de metales originales. Como resultado, se obtienen esferas de tamaño calculado en micrones o submicrones con la porosidad necesaria para trabajar en el sistema de iones de litio.
Los análisis electroquímicos del material sintetizado por los expertos de la NUST MISIS los realizaron científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnologías de Seúl (República de Corea), la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnologías (Noruega) y el Instituto de Ciencia y Tecnologías SRM (la India).
En un futuro, el equipo científico planea continuar buscando unas composiciones más eficaces de electrodos para baterías.
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