Ingeniería

Nueva batería para automóviles híbridos

Hasta ahora, las baterías de litio no han tenido la capacidad de carga rápida o el nivel de seguridad necesarios para su uso en los automóviles. Los coches híbridos funcionan actualmente con baterías de níquel metal-hidruro que impulsan un motor eléctrico y pueden recargarse rápidamente mientras el automóvil está desacelerando o se encuentra detenido.

Pero el óxido de litio níquel manganeso podría revolucionar la industria del automóvil híbrido; un sector que tiene un enorme potencial de crecimiento, según Gerbrand Ceder, profesor del MIT en ciencia de los materiales e ingeniería, quien dirige el proyecto.

El nuevo material es más estable (y por ello, más seguro) que las baterías de óxido de litio cobalto, que se usan para alimentar pequeños aparatos electrónicos como los teléfonos móviles, ordenadores portátiles, PDAs y dispositivos médicos tales como marcapasos.

El pequeño riesgo de seguridad propio del óxido de litio cobalto es controlable en dispositivos pequeños pero hace al material inviable para baterías más grandes, necesarias para impulsar automóviles híbridos. Además, el cobalto es bastante caro.

La nueva batería de litio del equipo del MIT contiene manganeso y níquel, que son más baratos que el cobalto.

Los científicos ya sabían que el óxido de litio níquel manganeso podía almacenar mucha energía, pero al material le llevaba demasiado tiempo recargarse como para ser comercialmente útil. Los investigadores del MIT decidieron modificar la estructura del material para hacerlo capaz de una carga y una descarga más rápidas.

El óxido de litio níquel manganeso consta de capas de metal (níquel y manganeso) separadas por oxígeno de las capas de litio. El mayor problema con el compuesto era que la estructura cristalina estaba muy "desordenada", acarreando ello que el níquel y el litio fuesen atraídos uno hacia el otro, interfiriendo con el flujo de iones de litio y reduciendo la velocidad de carga.

Los iones de litio llevan la carga de la batería, así que para aumentar al máximo la velocidad a la que la batería puede cargar y descargar, los investigadores diseñaron y sintetizaron un material con una estructura cristalina muy ordenada, permitiendo a los iones de litio fluir libremente entre las capas de metal.

batería automóviles híbridos
Micrografía electrónica de óxido de litio níquel manganeso. (Foto: Ceder Laboratory )
Una batería hecha del nuevo material puede cargar o descargar en casi 10 minutos; aproximadamente 10 veces más rápido que el óxido de litio níquel manganeso sin modificar. Eso lo lleva más cerca del rango de tiempo que necesitan las baterías de automóviles híbridos.

Otras aplicaciones potenciales para la nueva batería de litio incluyen herramientas eléctricas, bicicletas eléctricas, y apoyo de energía para las fuentes energéticas renovables.

Ceder colaboró con Kisuk Kang (un estudiante graduado en el laboratorio de Ceder), Ying Shirley Meng (una asociada de postdoctorado en ciencia de los materiales e ingeniería en el MIT), y Julien Breger y Clare P. Grey de la Universidad Estatal de Nueva York en Stony Brook.


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