Unos expertos coreanos han descubierto la manera de aumentar la batería hasta 19 veces. La clave está en la descarga profunda
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Unos expertos coreanos descubren un nuevo mecanismo de degradación en las baterías de iones de litio que ocurre durante el proceso de descarga.
En el mantenimiento de un coche eléctrico es clave la batería. Uno de los problemas que más preocupa de este elemento es la degradación, aunque hay estudios que afirman que las baterías se degradan menos de lo esperado. Ahora un grupo de expertos coreanos ha descubierto la manera de aumentar la batería hasta 19 veces y la clave está en la descarga profunda.
El hallazgo, publicado en la revista Advanced Energy Materials, especializada en energía, es importante porque pone el foco en la degradación que sufre la batería durante la descarga.
Un equipo de investigadores del Departamento de Ingeniería de Baterías de POSTECH, dirigido por la profesora Jihyun Hong, en colaboración con la Universidad Sungkyunkwan, ha identificado un nuevo mecanismo de degradación en las baterías de iones de litio que no ocurre al sobrecargar la batería, sino durante su uso normal: la descarga.
Por eso, los expertos coreanos recomiendan evitar la descarga completa de la batería para aumentar de manera significativa su vida útil.
Degradación de la batería durante el proceso de descarga
Hasta ahora, se sabía que la degradación de las baterías se debía principalmente a la sobrecarga. Sin embargo, las baterías también fallaban bajo condiciones aparentemente normales.
Para entenderlo, el equipo de investigadores coreano se centró en el proceso de descarga, es decir, cuando consume la energía de la batería, y encontraron la reacción de cuasi-conversión, que ocurre cuando se descarga la batería por debajo de los 3,0 V.
En este punto, el oxígeno escapa del cátodo y se une con el litio para formar óxido de litio (Li₂O). Este compuesto reacciona con el electrolito, generando gas y acelerando el deterioro de la celda.
El equipo de investigadores realizó pruebas con baterías de más del 90% de níquel. En aquellas que evitaron la descarga total, retuvieron el 73,4% de su capacidad después de 300 ciclos, mientras que las que se descargaron por completo solo conservaron 3,8% de capacidad tras 250 ciclos.
Las baterías de iones de litio, que son las que se utilizan en la mayoría de los coches eléctricos actuales, emplean cátodos ternarios de níquel-manganeso-cobalto (NMC).
Para reducir costes, la industria ha incrementado el contenido de níquel, minimizando el uso del cobalto, mucho más caro. Sin embargo, esta solución también ha tenido un efecto negativo: una vida útil más corta de la batería.
A mayor concentración de níquel, mayor degradación
La investigación, demostró que la degradación fue más intensa en cátodos con más de 90% de níquel. Además de pérdida de capacidad, también se observó hinchazón de la batería, un signo claro de daño interno, que se produce, especialmente, cuando se agota la batería hasta casi toda su capacidad.
Por esta razón, es importante controlar el nivel de descarga para aumentar la vida útil de la batería. Durante las pruebas realizadas, los expertos hallaron que las baterías con descarga profunda sólo conservaron el 3,8% de capacidad retenida tras 250 ciclos, mientras que las baterías con descarga controlada mantuvieron el 73,4% de capacidad retenida tras 300 ciclos.
Por tanto, el equipo recomienda no agotar completamente la batería para multiplicar su durabilidad y fiabilidad. Esto, a su vez, no sólo mejora su rendimiento, sino que tiene un impacto directo en la sostenibilidad ambiental:
- Menos residuos electrónicos.
- Mejor aprovechamiento de los materiales críticos, como el níquel y el litio.
- Se reduce la necesidad de nuevas baterías y los procesos contaminantes asociados.
- Al aumentar la durabilidad de las baterías, se refuerza la estabilidad de redes eléctricas basadas en solar y eólica.