Peluces inteligentes: ¡la batería puede comenzar a durar diecinueve veces más!

Un equipo de investigadores de Posterch (Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang), en asociación con expertos de la Universidad Sungkyunnkwan, identificó un nuevo proceso de baterías de iones de litio, desencadenado por descargas profundas. Este descubrimiento puede tener un impacto directo en la durabilidad de las baterías, especialmente aquellas con alto contenido de níquel, ampliamente utilizado en vehículos eléctricos. ¡En la práctica, una batería puede comenzar a durar diecinueve veces más!

Peluces inteligentes: ¡la batería puede comenzar a durar diecinueve veces más!

Las baterías de iones de litio ternario, compuestas de níquel, manganeso y cobalto (NMC), se producen cada vez más con una mayor proporción de níquel y menos cobalto, para reducir los costos. Sin embargo, este cambio tiende a afectar negativamente la longevidad de las baterías. Esto, como altas concentraciones de níquel, aceleran el desgaste a lo largo de los ciclos de carga y la descarga.

El papel crítico de la descarga del desgaste de la batería

Tradicionalmente, los estudios sobre la degradación se centraron principalmente en el exceso de carga como el principal culpable. Sin embargo, este nuevo trabajo se centró en el proceso de descarga. Es decir, en el momento en que se usa la batería. Todo para darse cuenta de por qué vienen las fallas incluso cuando los niveles de voltaje parecen estar dentro de los límites normales.

La investigación reveló que cuando se usa la batería incluso niveles de carga muy bajos, se produce una reacción conocida como «cuasi-conversión» en la superficie del cátodo. Este fenómeno da como resultado la liberación del oxígeno, que se combina con el litio para formar óxido de litio (Li₂o), ​​especialmente alrededor de 3.0 V. Esta sustancia reacciona con el electrolito, generando gases y acelerando daños a la estructura interna de la batería.

Este efecto es especialmente severo en las baterías altas de níquel. Cuando está sujeto a ciclos de descarga profundos prolongados, los signos de degradación, como la hinchazón y la pérdida de capacidad, más evidentes.

Una solución simple para extender el rendimiento

A pesar de la gravedad del problema, la solución propuesta por los investigadores es relativamente simple: evitar la descarga completa. En las pruebas con más del 90% de níquel, las que se usaron a límites profundos mantuvieron solo el 3,8% de la capacidad después de 250 ciclos. Aquellos que siguieron un perfil de uso más controlado conservado el 73.4% de la capacidad incluso después de 300 ciclos.

Al ajustar el límite de descarga más bajo, la liberación de oxígeno se redujo y minimizó las reacciones no deseadas que dañan la batería y producen gases como CO, CO₂, CH₄ y C₂H₄. Además de reducir el desgaste estructural, este enfoque contribuye a mejorar la seguridad y la estabilidad del dispositivo.

Implicaciones para el futuro de las baterías

Este estudio aporta una nueva perspectiva sobre cómo se deben usar baterías de iones de litio, especialmente en contextos exigentes como vehículos eléctricos. La investigación muestra que la forma en que la batería en sí misma tiene un impacto directo y profundo en su durabilidad y eficiencia, y que los ajustes de uso simples pueden tener beneficios significativos a largo plazo.