CIENCIA

¿Quieres una batería mejor? No la busques perfecta

¿Quién lo hubiera dicho? Cuando pensamos en defectos, sobre todo en estructuras o dispositivos tecnológicos, lo primero que se nos ocurre son desventajas. Pero una nueva mirada, desde mucho más cerca, da otra visión.

Expertos de la Universidad Rice y del M.I.T., liderados por Ming Tang, han llevado a cabo un estudio que combinó espectroscopía de rayos X y simulaciones por ordenador para obtener más información sobre el transporte de litio en los cátodos de baterías. Sus hallazgos, publicados en Nature, mostraron que un material muy común para las baterías de iones de litio, el fosfato de hierro y litio olivino, libera o absorbe iones de litio a través de una superficie mucho más grande de lo que se pensaba anteriormente si se hallan imperfecciones.
«Sabemos que este material funciona muy bien, pero aún hay mucho debate sobre por qué – explica Tang en un comunicado –. En muchos aspectos, se supone que este material no es tan bueno, pero de alguna manera supera las expectativas”.
Parte de esto tendría que ver con defectos puntuales (átomos que no están ubicados “correctamente” en la superficie cristalina). Estos defectos son imposibles de eliminar por completo en el proceso de fabricación, pero si fuera posible, tampoco sería mejor, según pudieron descubrir los expertos.
Para ello, los autores del estudio utilizaron el acelerador del Laboratorio Nacional Brookhaven y observaron, en tiempo real, lo que sucede dentro de la batería mientras se estaba cargando.

“La gente generalmente piensa que los defectos son algo malo para los materiales de la batería, que destruyen las propiedades y el rendimiento – concluye Tang –. Con esta nueva evidencia descubrimos que tener una cantidad adecuada de defectos puntuales en realidad puede ser algo bueno. Dentro de una estructura de cristal perfecto sin defectos, el litio solo puede moverse en una dirección. Debido a esto, la reacción del litio solo puede producirse en una fracción del área superficial de la partícula”.
Al analizar las imágenes espectroscópicas de rayos X, el equipo de Tang pudo observar que la reacción superficial tiene lugar en el área donde se ubican las imperfecciones y que por su disposición, ofrecen mayor superficie.