Science<\/a>.<\/p>\n\n\n\nBater\u00edas que se expanden y contraen hasta destruirse<\/h2>\n\n\n\n
Todas las bater\u00edas, independientemente de su tipo, se degradan con el tiempo y el uso. Lo que los ingenieros no han comprendido del todo es c\u00f3mo los cambios microsc\u00f3picos se convierten en fallos macrosc\u00f3picos.<\/p>\n\n\n\n
La nueva investigaci\u00f3n apunta a un proceso denominado degradaci\u00f3n quimiomec\u00e1nica. Cada ciclo de carga empuja los iones de litio hacia los electrodos de la bater\u00eda. La descarga los extrae. Este movimiento qu\u00edmico provoca estr\u00e9s f\u00edsico.<\/p>\n\n\n\n
\u201cCon cada respiraci\u00f3n de la bater\u00eda, se produce cierto grado de irreversibilidad\u201d, afirma Yijin Liu, profesor asociado de la Universidad de Texas en Austin y l\u00edder del estudio. \u201cEste efecto se acumula con el tiempo y, finalmente, provoca el fallo de la celda\u201d.<\/p>\n\n\n\n
Piensa en ello como doblar un clip. Una sola curva no hace nada. Mil curvas lo parten por la mitad.<\/p>\n\n\n\n
Lo que hace que las bater\u00edas sean especialmente vulnerables es el hecho de que cada electrodo contiene cientos de miles de part\u00edculas microsc\u00f3picas agrupadas, todas ellas respondiendo de manera diferente al estr\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n
Una reacci\u00f3n en cadena dentro de los electrodos<\/h2>\n\n\n\n
Los investigadores descubrieron algo nuevo dentro de este abarrotado mundo microsc\u00f3pico: cascadas de tensi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Estas cascadas se producen cuando la tensi\u00f3n se acumula en una regi\u00f3n de un electrodo y se extiende hacia afuera, provocando da\u00f1os en otras zonas. Se asemeja menos a un estiramiento uniforme y m\u00e1s a una grieta que se extiende por el hielo.<\/p>\n\n\n\n
\u201cPudimos observar que cada part\u00edcula se comporta de manera diferente bajo estr\u00e9s electroqu\u00edmico\u201d, afirma Juner Zhu, profesor adjunto de la Universidad Northeastern y coautor del estudio, seg\u00fan un comunicado de prensa. \u201cAlgunas part\u00edculas se mueven r\u00e1pidamente, como estrellas fugaces en el cielo, mientras que otras permanecen relativamente estables. Este comportamiento desigual crea un estr\u00e9s localizado que puede provocar grietas y otros da\u00f1os\u201d.<\/p>\n\n\n\n
Ese movimiento desigual importa. Cuando una part\u00edcula se desplaza r\u00e1pidamente y sus vecinas no, se genera tensi\u00f3n mec\u00e1nica. Con el tiempo, esas zonas estresadas se fracturan. Se forman grietas y las v\u00edas el\u00e9ctricas se rompen de forma natural. Una vez que esto comienza, la degradaci\u00f3n se acelera.<\/p>\n\n\n\n
Observando las fallas de las bater\u00edas en tiempo real<\/h2>\n\n\n\n
Utilizando herramientas avanzadas de imagen, como la microscop\u00eda de rayos X de transmisi\u00f3n operando y la laminograf\u00eda de rayos X 3D, los investigadores capturaron im\u00e1genes en tiempo real de los electrodos durante la carga y la descarga. Estas t\u00e9cnicas permiten a los cient\u00edficos observar el interior de las bater\u00edas intactas sin cortarlas ni alterarlas f\u00edsicamente.<\/p>\n\n\n\n
Este enfoque refleja una tendencia m\u00e1s amplia en la ciencia de los materiales. Durante la \u00faltima d\u00e9cada, los investigadores han recurrido cada vez m\u00e1s a m\u00e9todos de “operando”, es decir, al estudio de los materiales en su funcionamiento, en lugar de tras un fallo. Este cambio ya ha transformado campos como la cat\u00e1lisis y la investigaci\u00f3n en semiconductores. En cuanto a las bater\u00edas, est\u00e1 demostrando ser igual de potente.<\/p>\n\n\n\n
Los primeros indicios de este comportamiento respiratorio aparecieron inesperadamente, mientras el equipo estudiaba un dispositivo completamente distinto: auriculares inal\u00e1mbricos comerciales. Las diminutas bater\u00edas que conten\u00edan revelaron las mismas tensiones mec\u00e1nicas observadas en celdas m\u00e1s grandes.<\/p>\n\n\n\n
Por qu\u00e9 esto importa m\u00e1s all\u00e1 de los gadgets<\/h2>\n\n\n\n
La degradaci\u00f3n de las bater\u00edas no es solo un inconveniente. Es un cuello de botella para la tecnolog\u00eda clim\u00e1tica.<\/p>\n\n\n\n
Los veh\u00edculos el\u00e9ctricos dependen de bater\u00edas que deben sobrevivir a\u00f1os de carga diaria. Las redes de energ\u00eda renovable dependen de sistemas de almacenamiento con ciclos constantes. La corta vida \u00fatil de las bater\u00edas aumenta los costos, incrementa los residuos y frena la adopci\u00f3n de tecnolog\u00edas limpias que el mundo necesita con tanta urgencia.<\/p>\n\n\n\n
Al se\u00f1alar c\u00f3mo y d\u00f3nde se acumula la tensi\u00f3n mec\u00e1nica, la nueva investigaci\u00f3n ofrece una gu\u00eda pr\u00e1ctica para los dise\u00f1adores de bater\u00edas. Por ejemplo, el equipo sugiere que aplicar una presi\u00f3n cuidadosamente controlada a las celdas de la bater\u00eda podr\u00eda ayudar a limitar la deformaci\u00f3n perjudicial. Los ingenieros tambi\u00e9n podr\u00edan redise\u00f1ar los electrodos para que las part\u00edculas se muevan de forma m\u00e1s uniforme, reduciendo as\u00ed las cascadas de tensi\u00f3n antes de que se produzcan.<\/p>\n\n\n\n
\u201cNuestro objetivo final es la creaci\u00f3n de tecnolog\u00edas avanzadas que puedan aumentar sustancialmente la utilidad y la durabilidad de las bater\u00edas\u201d, afirma Jason Croy, l\u00edder de grupo en el Laboratorio Nacional Argonne y coautor del estudio. \u201cComprender c\u00f3mo el dise\u00f1o de los electrodos influye en su respuesta al estr\u00e9s es un paso fundamental para ampliar los l\u00edmites de las capacidades de las bater\u00edas\u201d.<\/p>\n\n\n\n
De c\u00e9lulas “respirables” a un mejor futuro energ\u00e9tico<\/h2>\n\n\n\n
Los nuevos hallazgos no reemplazan las explicaciones previas sobre la degradaci\u00f3n de las bater\u00edas. La temperatura a\u00fan acelera la descomposici\u00f3n qu\u00edmica. Cargar demasiado r\u00e1pido a\u00fan promueve el enchapado de litio. Los altos voltajes a\u00fan llevan a los electrolitos m\u00e1s all\u00e1 de sus l\u00edmites. Sin embargo, la tensi\u00f3n mec\u00e1nica puede amplificar todos estos efectos al crear fracturas, aislar part\u00edculas e interrumpir las v\u00edas el\u00e9ctricas.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n sobre bater\u00edas suele centrarse en nuevos materiales, electrolitos y reacciones qu\u00edmicas. Este estudio nos recuerda que la f\u00edsica es igualmente importante.<\/p>\n\n\n\n
Una bater\u00eda no es una caja est\u00e1tica. Es un sistema din\u00e1mico, en constante movimiento a escalas tan peque\u00f1as que no podemos apreciarlas a simple vista.<\/p>\n\n\n\n
Al considerar las bater\u00edas como organismos mec\u00e1nicos que envejecen con cada respiraci\u00f3n, los cient\u00edficos est\u00e1n replanteando un problema conocido. El siguiente paso, seg\u00fan los investigadores, es desarrollar modelos te\u00f3ricos que vinculen m\u00e1s estrechamente las reacciones qu\u00edmicas y el estr\u00e9s mec\u00e1nico.<\/p>\n\n\n\n
Si lo logran, las bater\u00edas futuras podr\u00edan deformarse, pero lo har\u00e1n sin desintegrarse lentamente. O tal vez, si este objetivo es demasiado ambicioso, las bater\u00edas podr\u00edan al menos durar m\u00e1s. Cada segundo cuenta. En algunos casos, eso podr\u00eda marcar la diferencia entre sistemas de energ\u00eda que simplemente funcionan y otros que realmente duran.<\/p>\n\n\n\n
Fuente: ZME Science<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Las bater\u00edas de iones de litio no se quedan ah\u00ed almacenando energ\u00eda. Respiran. Bueno, m\u00e1s o menos. Cada vez que cargas tu tel\u00e9fono o desenchufas un coche el\u00e9ctrico, las partes internas de la bater\u00eda se expanden y contraen sutilmente. A lo largo de miles de ciclos, ese movimiento se acumula. Seg\u00fan una nueva investigaci\u00f3n, esta […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":91353,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[14],"tags":[],"class_list":["post-91346","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tecnologia"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/91346","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=91346"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/91346\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":91352,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/91346\/revisions\/91352"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/91353"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=91346"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=91346"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=91346"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}