Investigadores de la Universidad de California han diseñado una forma de fabricar cátodos para baterías de iones de litio sin utilizar cobalto, un mineral plagado de volatilidad de precios y complicaciones geopolíticas.
Los científicos describen cómo superaron las inestabilidades térmicas y químico-mecánicas de los cátodos compuestos sustancialmente de níquel, un sustituto común del cobalto, mediante la mezcla de otros elementos metálicos.
El cobalto es uno de los riesgos más importantes de la cadena de suministro que amenaza la adopción generalizada de coches eléctricos, camiones y otros dispositivos electrónicos que requieren baterías, según los autores del artículo. Este mineral, químicamente adecuado para estabilizar los cátodos de las baterías de iones de litio, se extrae casi exclusivamente en la República Democrática del Congo en condiciones abusivas e inhumanas.
Sin embargo, los cátodos basados en el níquel tienen sus propios problemas, como la escasa tolerancia al calor, que puede provocar la oxidación de los materiales de la batería, el desbordamiento térmico e incluso la explosión.
Aunque los cátodos con alto contenido en níquel permiten una mayor capacidad, la tensión de volumen derivada de las repetidas expansiones y contracciones puede dar lugar a una escasa estabilidad y a problemas de seguridad.
Los investigadores trataron de resolver estos problemas mediante el dopaje de alta entropía, de composición compleja, utilizando HE-LMNO, una amalgama de metales de transición como el magnesio, el titanio, el manganeso, el molibdeno y el niobio en el interior de la estructura, con un subconjunto de estos minerales utilizados en su superficie y en la interfaz con otros materiales de la batería.
Xin y sus colegas emplearon un conjunto de instrumentos de difracción de rayos X de sincrotrón, microscopía electrónica de transmisión y nanotomografía 3D para determinar que su cátodo de cobalto cero presentaba un cambio volumétrico sin precedentes durante su uso repetido. La estructura altamente estable es capaz de soportar más de 1.000 ciclos y altas temperaturas, lo que la hace comparable a cátodos con un contenido de níquel mucho menor.
Dijo que el trabajo representa un paso hacia la consecución del doble objetivo de impulsar la proliferación del transporte limpio y el almacenamiento de energía, al tiempo que se abordan los problemas de justicia ambiental en torno a la extracción de los minerales utilizados en las baterías.
Fuente:
https://ecoinventos.com/catodo-sin-cobalto-para-las-baterias-de-iones-de-litio/
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