Stanford: Hemos reducido el peso de los colectores de corriente en las celdas de iones de litio en un 80 por ciento. La densidad de energía aumenta en un 16-26 por ciento.

Los científicos de la Universidad de Stanford y el Centro Acelerador Lineal de Stanford (SLAC) decidieron encoger las celdas de iones de litio para reducir su peso y así aumentar la densidad de energía almacenada. Para hacer esto, reelaboraron las capas de carga hacia afuera: en lugar de láminas anchas de cobre o aluminio, usaron tiras estrechas de metal, complementadas con una capa de polímero.

Mayor densidad de energía en Li-ion sin altos costos de inversión

Cada celda de iones de litio es un rollo que consta de una capa de carga-descarga/descarga, un electrodo, un electrolito, un electrodo y un colector de corriente en ese orden. Las partes exteriores son láminas de metal hechas de cobre o aluminio. Permiten que los electrones salgan de la célula y regresen a ella.

Los científicos de Stanford y SLAC decidieron centrarse en los colectores, porque su peso es a menudo varias decenas de por ciento del peso de todo el enlace. En lugar de láminas de cobre, utilizaron películas de polímero con tiras de cobre estrechas. Resultó que era posible reducir el peso de los recolectores hasta en un 80 por ciento:

La clásica celda cilíndrica de iones de litio es un rollo largo que consta de varias capas. Los científicos de Stanford y SLAC han reducido las capas que recogen las cargas y las conducen: colectores de corriente. En lugar de láminas de cobre, utilizaron láminas de polímero de cobre enriquecidas con productos químicos no inflamables (c) Yusheng Ye / Universidad de Stanford

Eso no es todo: se pueden agregar al polímero compuestos químicos que eviten la ignición, y luego la menor inflamabilidad de los elementos se acompaña de un menor peso:

Stanford: hemos reducido el peso de los pantógrafos de iones de litio en un 80 por ciento. La densidad de energía aumenta en un 16-26 por ciento.

Inflamabilidad de la lámina de cobre utilizada en una celda clásica de iones de litio y un colector desarrollado por investigadores estadounidenses (c) Yusheng E / Universidad de Stanford

Los investigadores dicen que los colectores reciclados pueden aumentar la densidad de energía gravimétrica de las células en un 16-26 por ciento (= 16-26 por ciento más de energía para la misma unidad de masa). Esto significa que una batería del mismo tamaño y densidad de energía puede ser un 20 por ciento más ligera que la actual.

Se han hecho intentos en el pasado para optimizar el reservorio, pero cambiarlos ha dado lugar a efectos secundarios inesperados. Las celdas se volvieron inestables o se requirió un electrolito [más caro]. La variante desarrollada por los científicos de Stanford no parece causar tales problemas.

Estas mejoras se encuentran en una investigación preliminar, por lo que no espere que lleguen al mercado antes de 2023. Sin embargo, parecen prometedores.

Cabe agregar que Tesla también tiene una idea interesante para recolectar la carga de capas metálicas. En lugar de usar tiras delgadas de cobre a lo largo de todo el rollo y sacarlas solo en un lugar (en el medio), las saca inmediatamente usando el borde de corte superpuesto. Esto hace que las cargas se muevan una distancia mucho menor (¡resistencia!) Y el cobre proporciona una transferencia de calor adicional al exterior:

Stanford: hemos reducido el peso de los pantógrafos de iones de litio en un 80 por ciento. La densidad de energía aumenta en un 16-26 por ciento.