Investigadores que han trabajado en buscar opciones para el reemplazo de los líquidos que se usan en las baterías de iones de litio, con el fin de desarrollar baterías que brinden más energía y funcionen de manera más segura, han encontrado una posible solución en los materiales sólidos derivados de una fuente poco probable: la madera de los árboles.

El hallazgo corre a cargo de investigadores de la Universidad de Brown y la Universidad de Maryland y han demostrado un conductor de iones sólidos que combina cobre con nanofibrillas de celulosa: tubos de polímero derivados de la madera. El material delgado como el papel y capaz de doblarse y flexionarse para absorber el estrés a medida que la batería se cicla, tiene una conductividad de iones que es de 10 a 100 veces mejor que otros conductores de iones de polímero. Se puede utilizar como electrolito de batería sólido o como aglutinante conductor de iones para el cátodo de una batería totalmente de estado sólido.

Las baterías de iones de litio de hoy, que se usan ampliamente en todo, desde teléfonos celulares hasta automóviles, tienen electrolitos hechos de sal de litio disuelta en un solvente orgánico líquido. El trabajo del electrolito es conducir iones de litio entre el cátodo y el ánodo de una batería. Los electrolitos líquidos funcionan bastante bien, pero tienen algunas desventajas. A altas corrientes, se pueden formar diminutos filamentos de metal de litio, llamados dendritas, en el electrolito y provocar cortocircuitos. Además, los electrolitos líquidos están hechos con productos químicos inflamables y tóxicos que pueden incendiarse mientras que la madera tiene la ventaja de no conllevar riesgo de incendio, ya que no tiene componentes inflamables

Los electrolitos sólidos pueden ser un trampolín clave para que las baterías funcionen con un ánodo hecho de metal de litio puro, lo que podría ayudar a romper el cuello de botella de la densidad de energía y permitir que los autos y aviones eléctricos viajen mucho más lejos sin cargarse.

Los investigadores de Brown realizaron simulaciones por computadora de la estructura microscópica del material de cobre y celulosa para comprender por qué es capaz de conducir tan bien los iones. El estudio de modelado reveló que el cobre aumenta el espacio entre las cadenas de polímero de celulosa, que normalmente existen en paquetes muy compactos. El espaciado expandido crea una cantidad considerable de autopistas de iones a través de las cuales los iones de litio pueden pasar relativamente sin obstáculos.

El nuevo material también puede actuar como aglutinante de cátodos para una batería de estado sólido, el equipo demostró lo que creen que es uno de los cátodos funcionales más gruesos jamás reportados.

Un descubrimiento esperanzador no solo por la conductividad iónica récord, sino porque al proceder las nanofibras de madera de la naturaleza se «reducirá el impacto general de la fabricación de baterías en el medio ambiente».

Tomado de El periódico de la energía