Una investigación de la universidad japonesa de Yokohama, está demostrando que podría existir un material aún más noble que el litio o el cobalto y el níquel para hacer baterías de autos eléctricos.
Según este estudio, su enfoque utiliza manganeso en el ánodo para crear una batería de alta densidad de energía que es rentable y sostenible.
Los fabricantes de vehículos eléctricos prefieren las baterías de níquel y cobalto, ya que ofrecen una mayor densidad de energía, lo que se traduce en una mayor autonomía en un paquete de baterías más pequeño, sin embargo, es bastante caro para su implementación más universal.
Las baterías de iones de litio (Li-ion) son la opción de batería recargable preferida para la mayoría de los dispositivos electrónicos. Sin embargo, su menor densidad energética los pone a la defensiva con respecto a los vehículos eléctricos.
Pero ahí está lo interesante, ya que una mezcla de manganeso podría cambiar todo.
Qué es el LiMnO2
El LiMnO2 es la experimentación del manganeso en el material del ánodo junto con el litio.
Después de estudiar extensamente LiMnO2 en sus diversas formas utilizando difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y métodos electroquímicos, el investigador Naoaki Yabuuchi y su equipo en YNU descubrieron que un dominio monoclínico en capas activa la transición estructural de LiMnO2 a una fase similar a la espinela. Un sistema monoclínico es un tipo de simetría de grupo de una estructura cristalina sólida.
LiMnO2 mejora el rendimiento del material del electrodo al facilitar la transición de fase. Sin la transición de fase, un electrodo de LiMnO2 tiene un rendimiento subóptimo.
“A partir de este hallazgo, el LiMnO2 nanoestructurado con las estructuras de dominio en capas monoclínicas y una alta área de superficie se ha sintetizado directamente utilizando una reacción simple de estado sólido”, dijo Yabuuchi en un comunicado de prensa.
Las pruebas posteriores a la síntesis revelaron que una batería con un electrodo de LiMnO2 alcanzaba una densidad de energía de 820 vatios-hora por kilogramo (Wh kg-1) en comparación con los 750 Wh por kg obtenidos con una batería a base de níquel. Solo las baterías de litio tienen una densidad de energía aún menor de 500 Wh por kg.
Trabajos anteriores con manganeso informaron de una disminución del voltaje en las baterías, en la que la salida de voltaje disminuyó con el tiempo, lo que redujo el rendimiento del dispositivo electrónico. Sin embargo, con el electrodo de LiMnO2, los investigadores no observaron tales resultados.
La disolución del manganeso, ya sea debido a cambios de fase o a una reacción con una solución ácida, aún puede ocurrir. El comunicado de prensa agregó que los investigadores planean abordar esto utilizando una solución de electrolito altamente concentrada y un recubrimiento de fosfato de litio.
El equipo de investigación agregó en su correo electrónico a IE: “Hemos encontrado una metodología muy barata, y ese es el hallazgo importante de nuestro estudio”.
Los resultados de la investigación se publicaron en la revista ACS Central Science.
