Prevención de incendios en baterías de Litio

Científicos de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido, han identificado una razón por la cual las baterías de Iones de Litio (Li-Io) pueden recalentarse e incendiarse. Este importante hallazgo podría resolver los problemas de seguridad contra incendios que tantos perjuicios económicos ha provocado en el mercado de los ordenadores móviles. Estos inconvenientes han existido desde el inicio del desarrollo de esta tecnología de baterías. Ahora, mediante el uso de Resonancia Magnética Nuclear (RMN), los investigadores vieron que el crecimiento de determinadas fibras de metal podría desencadenar cortocircuitos, causando sobrecalentamientos rápidos de la batería y súbitos principios de incendios.

Un grupo de científicos de la Universidad de Cambridge han desarrollado una manera simple y precisa de observar y estudiar los procesos químicos (en forma dinámica) que suceden dentro de una batería de Litio-Ion. Comprender cómo se comportan estas baterías en diferentes condiciones con la aplicación de nuevos métodos (Resonancia Magnética Nuclear, RMN) podría ayudar a los investigadores a resolver los problemas de seguridad contra incendios que han afectado al desarrollo de estas baterías. Las baterías de Litio-Ion han permitido el desarrollo y la llegada masiva al público de muchos dispositivos electrónicos que ahora aceptamos como cotidianos y habituales, tales como los ordenadores portátiles y los teléfonos móviles. Antiguamente, este espacio estaba dominado por las baterías de Níquel – Cadmio que perdieron terreno en forma dramática al verse superadas en rendimiento a partir de la incursión del Litio en la fabricación de baterías.

Un crecimiento sostenido y efectivo en la tecnología de las baterías de Litio es considerado crucial para el desarrollo de la próxima generación de coches eléctricos, tales como el Nissan Leaf, que será construido en el Reino Unido a partir del año 2013. Pero las baterías de Litio tienen una seria desventaja: luego de numerosos ciclos de carga y descarga, sobre todo si estos se realizan mediante el procedimiento de carga rápida, se favorece la aparición de carbono en los ánodos en forma de diminutas fibras de Litio muerto, conocidas como dendritas. El trabajo de la profesora Clare Grey sostiene que estas fibras pueden causar un cortocircuito, provocando un rápido sobrecalentamiento de la batería y en consecuencia la ignición de fuego.

En un artículo escrito para la revista Nature Materials, la profesora Clare Grey, del Departamento de Química, dice: "Estas fibras han sido un obstáculo importante para la comercialización de las nuevas generaciones de baterías de mayor capacidad”. Los científicos han utilizado modelos teóricos y ópticos (microscopio electrónico de barrido) para estudiar la formación de dendritas, pero encontrar una forma de cuantificar la generación de dendritas ha resultado una tarea muy difícil hasta ahora. El documento presentado describe el uso de un nuevo método basado en la espectroscopia de RMN para ver la química en acción dentro de una pequeña batería de 1 centímetro de largo, envuelta en el mismo tipo de bolsa de aluminio que se utiliza para mantener el café fresco.

Según la profesora Grey: "La seguridad contra incendios es un problema importante que debe resolverse antes de que podamos llegar a la próxima generación de baterías de Iones de Litio y antes de que estas baterías se puedan utilizar en una gama más amplia de aplicaciones dentro del transporte. Ahora que podemos controlar de cerca la formación de dendritas dentro de baterías intactas, podemos identificar cuándo se forman, en qué condiciones y a qué ritmo se desarrollan. Nuestro nuevo método debería permitirles a los investigadores identificar qué condiciones llevan a la formación de dendritas y revisar rápidamente potenciales soluciones para evitar el problema".

El mes pasado, la profesora Grey fue galardonada con el premio Real Sociedad de Química de John Jeyes, en reconocimiento a su papel de liderazgo mundial en el uso de métodos de resonancia magnética nuclear para estudiar la estructura y función de los materiales inorgánicos, especialmente las baterías de Iones de Litio.