Las bater\u00edas de iones de litio son un invento fant\u00e1stico gracias a su alta densidad de energ\u00eda y longevidad, lo que permite la revoluci\u00f3n de la tecnolog\u00eda m\u00f3vil en la que todos confiamos, pero eso es a temperatura ambiente. Cuando hace literalmente mucho fr\u00edo, los tel\u00e9fonos m\u00f3viles que est\u00e1n expuestos al fr\u00edo durante demasiado tiempo necesitan recargarse con m\u00e1s frecuencia y, lo peor de todo, la autonom\u00eda de los coches el\u00e9ctricos se ve gravemente interrumpida.<\/p>\n\n\n\n
La gente ha visto que esto sucede, por lo que muchas personas que viven en el medio oeste de los EE. UU. o en el norte de Canad\u00e1 han decidido no comprar un veh\u00edculo el\u00e9ctrico. A pesar de todo lo dem\u00e1s, estos compradores cambiar\u00edan a la electricidad, y por lo tanto contribuir\u00edan a la descarbonizaci\u00f3n del sector del transporte que necesitamos con tanta urgencia, si su rango coincidiera con el del sur m\u00e1s c\u00e1lido o California, donde los inviernos no son tan duros.<\/p>\n\n\n\n
Sus deseos pueden hacerse realidad en un futuro no muy lejano. Una nueva investigaci\u00f3n de la Universidad Jiaotong de Beijing en China y la Academia de Ciencias de China demostr\u00f3 un dise\u00f1o novedoso de bater\u00eda de iones de litio, en el que el \u00e1nodo de grafito t\u00edpicamente plano se reemplaz\u00f3 con un material diferente a base de carbono irregular. Esta modificaci\u00f3n crucial permiti\u00f3 que la bater\u00eda concentrara la mayor parte de su capacidad de almacenamiento recargable hasta -35\u00b0C.<\/p>\n\n\n\n
Una de las principales razones por las que las bater\u00edas de iones de litio convencionales fallan en el fr\u00edo extremo se debe a la orientaci\u00f3n plana del \u00e1nodo de grafito. Los investigadores dirigidos por Xi Wang de la Universidad Jiaotong de Beijing redise\u00f1aron la geometr\u00eda del \u00e1nodo de carbono para tener una “superficie de Riemann”, lo que significa m\u00e1s claramente que su superficie es irregular y m\u00e1s irregular que plana.<\/p>\n\n\n\n
El \u00e1nodo est\u00e1 hecho de nanoesferas de carbono de 12 caras que demostraron excelentes propiedades de transferencia de carga el\u00e9ctrica durante un experimento en el que se incorpor\u00f3 a una bater\u00eda del tama\u00f1o de una moneda, con metal de litio utilizado como c\u00e1todo. El \u00e1nodo se mantuvo estable durante la carga y descarga a temperaturas entre 25\u00b0C y -20\u00b0C y mantuvo el 85% de su capacidad de almacenamiento de energ\u00eda a temperatura ambiente justo por debajo del punto de congelaci\u00f3n. En comparaci\u00f3n, las bater\u00edas normales que usan grafito plano o incluso nanotubos de carbono para su \u00e1nodo casi no tienen carga el\u00e9ctrica a temperaturas bajo cero. Incluso a -35\u00b0C, el \u00e1nodo irregular segu\u00eda siendo recargable y pod\u00eda descargar casi el 100% de la carga previamente almacenada en la bater\u00eda en condiciones normales.<\/p>\n\n\n\n
Un estudio realizado por la Asociaci\u00f3n Estadounidense de Autom\u00f3viles (AAA por sus siglas en ingl\u00e9s)<\/a> descubri\u00f3 que encender la calefacci\u00f3n de un autom\u00f3vil mientras se conduce a bajas temperaturas reduce la autonom\u00eda de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos hasta en un 40%. Incluso sin el calentador encendido, las bater\u00edas de iones de litio convencionales pierden alcance debido a los efectos en sus propiedades de carga y descarga descritos anteriormente durante el clima fr\u00edo, aunque debe tenerse en cuenta que todos los autom\u00f3viles, ya sea que funcionen con gasolina o electricidad, luchan con el fr\u00edo. <\/p>\n\n\n\n Las diferencias observadas en este nuevo estudio son tremendas y, con suerte, el nuevo dise\u00f1o del \u00e1nodo podr\u00eda dar nueva vida a los mercados geogr\u00e1ficos de veh\u00edculos el\u00e9ctricos m\u00e1s afectados por el fr\u00edo. El \u00e1nodo lleno de baches tambi\u00e9n podr\u00eda resultar muy importante en aplicaciones espaciales, donde las bater\u00edas a menudo se consideran demasiado riesgosas para usar en la mayor\u00eda de las aplicaciones debido a los grandes cambios de temperatura. Por ejemplo, el exterior de la Estaci\u00f3n Espacial Internacional puede alcanzar temperaturas tan altas como 121\u00b0C en el lado soleado y tan bajas como -157\u00b0C en el lado sombreado.<\/p>\n\n\n\n Los hallazgos aparecieron en la revista ACS Central Science<\/a>.<\/p>\n\n\n\n