El desarrollo de sistemas de almacenamiento energético amigables con el ambiente, que no generen explosiones y sus ciclos de carga/descarga tengan una larga duración, fueron los objetivos que se planteó un equipo científico de la Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa (UAM-I) en un proyecto que los ha llevado a investigar materiales poliméricos con propiedades capaces de mantener el máximo nivel de energía en una batería ión-litio.
La doctora Judith Cardoso Martínez, cotitular del proyecto y adscrita al Departamento de Física UAM-I, informa que la investigación fue apoyada por la Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Ciudad de México. “Tenemos el compromiso de diseñar baterías que puedan reemplazar a mediano plazo las que actualmente se utilizan en el Sistema de Transporte Colectivo Metro, de níquel-cadmio, pues son altamente contaminantes y al romperse eliminan un líquido que puede generar graves problemas de toxicidad”.
Resalta que con el presente desarrollo también sería posible manufacturar baterías recargables ión-litio, optimizadas con polímeros electrolitos, para vehículos eléctricos o híbridos, computadoras, teléfonos celulares y videocámaras, entre otros sistemas portátiles.
El material que está bajo estudio y evaluación (polímeros electrolitos) es muy parecido al plástico y en estado sólido posee la capacidad de contener las sales de litio dentro de una batería, y debido a su bajo peso permite conducir una mayor cantidad de carga eléctrica con un menor peso.
“Prácticamente una batería es un generador de corriente porque transforma la energía química en eléctrica. En este caso, aportada por la transformación de los materiales que contienen litio, tanto en los dos electrodos que hacen parte del generador como en el polímero”, explica el doctor Ignacio González Martínez, colaborador del proyecto adscrito al Departamento de Química de la UAM-I.
De acuerdo con los investigadores, desde finales del siglo pasado en el mercado ya se encuentran baterías recargables ión-litio; sin embargo, presentan diversas desventajas. Por ejemplo, se deterioran si se almacenan descargadas, soportan un número específico de cargas, tiene un precio elevado y pueden sobrecalentarse al grado de estallar.
“Como se requiere de un electrolito (que disocie una sal de litio) para conducir la carga, el problema es que los fabricantes han utilizado compuestos químicos que se deterioran y precisamente esto genera explosiones”, apunta González Martínez.
Por dichas razones, coinciden los investigadores, las baterías de ión-litio se han estado modificando para evitar que estallen. Asimismo, en distintos países se está trabajando en tecnologías para que tengan un mayor rendimiento y sean seguras para los usuarios.
De hecho, comenta la doctora Cardoso Martínez, esa fue la causa del problema que presentaron algunos aviones Boeing con sus baterías de ión-litio, pues contenían líquidos orgánicos que se tornaron inflamables al alcanzar una temperatura crítica. “Por ello, nuestro trabajo está enfocado en el uso de materiales no tóxicos ni explosivos, como los polímeros”.
“Si bien todavía no contamos con algún prototipo, estamos desarrollando tres elementos muy importantes, como los químicos que llevarán los dos electrodos y el sistema polimérico que va a contener el electrolito. La idea es que posean mayor capacidad para almacenar energía y tengan un ciclo de carga y descarga duradero sin perder la eficiencia”, indica González Martínez.
El objetivo de ambos investigadores es diseñar una tecnología segura, económica y de alta eficiencia que sea capaz de satisfacer las necesidades de almacenamiento de energía y aumentar incrementar la capacidad de las baterías. “El polímero electrolito con el que trabajamos tiene gran potencial de ser utilizado, por lo que estamos construyendo celdas para probar en su conjunto este material con el litio y los electrodos. Una vez terminada esta etapa, escalaremos el proyecto”.
Hasta el momento, el equipo de investigación utiliza materiales de tipo sintético. No obstante, tienen un amplio interés en usar polímeros de tipo biológico con el objetico de las baterías sean biodegradables y no generen daño alguno al medio ambiente. (Agencia ID)