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Nanoscoops para acelerar la recarga de las baterías de iones de litio

El principal handicap para que la industria automovilistica sustituya el motor de combustión por una batería eléctrica, es la excesiva duración de recarga que precisan las baterías eléctricas, estimándose en una oscilación de entre seis y ocho horas, aunque ya existen prototipos que han conseguido reducir los tiempos de repostaje a un máximo de cinco horas, esta duración se antoja todavía una marca muy distante en relación con el breve intervalo de tiempo que precisa un vehículo suministrado en una estación de servicios con crudo refinado.

Pese a este gran inconveniente la industria automovilistica esta paulatinamente reconvertiendo sus métodos de producción, implementando cadenas de producción donde las baterías de iones de litio por sus prestaciones es una de la preferencias entre las grandes compañias como estrategia para ofrecer al consumidor un producto equiparable a lo que esta acostumbrado a conducir.


El problema que plantea las moléculas de iones de litio es que al completar el ciclo de recarga desplazándose entre ánodos y cátodos en una batería producen estres al no soportar las altas densidades de potencia que se producen, como consecuencia se produce un estres en los ánodos causa de su desgaste si se les fuerza a densidades de potencias mas elevadas de lo que pueden asimilar.

Este déficit estructural se podría subsanar si las baterías se montaran con ánodos hechos con nanoscoops un nuevo material concebido a escala nano, es el resultado de sintetizar carbono (C) cubierto con una fina capa de aluminio (Al) y silicio (Si), las estructuras son flexibles y capaces de aceptar la descarga de forma rápida y la a velocidades extremadamente rápidas, pudiéndose exponer a las altas  densidades de potencia evitando el estres, con lo que se acelera el proceso de recarga reduciendo el tiempo  de recarga entre 40 y 60 veces comparandolo con las baterías de iones de litio convencionales.

Esta nueva arquitectura esta específicamente diseñada para soportar altas densidades de potencia ha sido desarrollada por un equipo de investigadores pertenecientes al Instituto Politécnico Renssela en Albany (Estados Unidos) dirigidos por el profesor Nikhil Koratkar, consiste en un electrodo en forma de cono de helado de ahí su nombre que a diferencia de las baterías fabricadas con ánodos utilizados en la actualidad pueden efectuar a mas velocidad, en la prueba de resistencia a la que se sometió soporto hasta 100 ciclos completos de recarga sin producirse estres en los ánodos fabricados con nanocoops.

La estructura del ánodo de una batería de iones de litio  crece y se encoge cuando la batería se carga o descarga. Durante la carga, la adición de iones de litio aumenta el volumen del ánodo, mientras que la descarga tiene el efecto contrario. Estos cambios de volumen dan como resultado una acumulación de tensión en el ánodo. Una excesiva tensión que se acumula demasiado rápido, como en el caso de una batería de carga o descarga a alta velocidad, provoca el deterioro acelerado de las baterías. Esta es la razón por la que la mayoría de las baterías en dispositivos electrónicos portátiles de hoy en día, como los móviles y los ordenadores portátiles se cargan muy lentamente - la tasa de carga lenta es intencional y está diseñado para proteger la batería de daño inducido por el estrés.

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