Si hace un rato os contábamos los últimos desarrollos en supercondensadores ahora ha llegado el momento de hablar de las baterías y más exactamente de las de ión-litio que, a pesar de llevar más de una decada en uso, son unas grandes desconocidas a la vez que mejorables.

Investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado una sencilla técnica de laboratorio que les permite observar el interior de las baterías de iones de litio y seguir el movimiento de los iones de litio en tiempo real mientras las baterías se cargan y descargan, algo que no había sido posible hasta ahora.

Gracias a esta técnica de bajo coste, los investigadores han identificado los procesos que limitan la velocidad y que, si se solucionan, podrían permitir que las baterías de la mayoría de los teléfonos inteligentes y ordenadores portátiles se cargaran en tan sólo cinco minutos.

Según ellos su técnica no sólo ayudará a mejorar los materiales de las baterías actuales, sino que podría acelerar el desarrollo de las baterías de nueva generación, uno de los mayores obstáculos tecnológicos que hay que superar en la transición hacia un mundo sin combustibles fósiles.

Aunque las baterías de iones de litio tienen ventajas innegables, como una densidad energética relativamente alta y una larga vida útil en comparación con otras baterías y medios de almacenamiento de energía, también pueden recalentarse o incluso explotar, y su producción es relativamente cara. Además, su densidad energética no se acerca a la de la gasolina. Hasta ahora, esto las hace inadecuadas para su uso generalizado en dos importantes tecnologías limpias: los coches eléctricos y el almacenamiento a escala de red para la energía solar.

Para mejorar las baterías de iones de litio y ayudar a que se carguen más rápido, los investigadores tienen que seguir y comprender los procesos que ocurren en los materiales en funcionamiento bajo condiciones realistas en tiempo real. En la actualidad, esto requiere sofisticadas técnicas de microscopía electrónica o de rayos X de sincrotrón, que llevan mucho tiempo y son caras.

El equipo de Cambridge desarrolló una técnica de microscopía óptica llamada microscopía de dispersión interferométrica para observar estos procesos en funcionamiento. Con esta técnica, pudieron observar la carga y descarga de partículas individuales de óxido de cobalto y litio (a menudo denominadas LCO) midiendo la cantidad de luz dispersa.

Pudieron ver cómo el LCO pasaba por una serie de transiciones de fase en el ciclo de carga y descarga. Los límites de fase dentro de las partículas de LCO se mueven y cambian a medida que los iones de litio entran y salen. Los investigadores descubrieron que el mecanismo del límite en movimiento es diferente dependiendo de si la batería se está cargando o descargando.

El alto rendimiento de la metodología permite muestrear muchas partículas en todo el electrodo y, de cara al futuro, permitirá seguir explorando qué ocurre cuando las baterías fallan y cómo evitarlo.