Crean baterías de más capacidad sustituyendo el cobalto por manganeso

Descubren una alternativa al uso de cobalto, un mineral escaso que se extrae principalmente en el Congo, en las baterías de ión litio.

Juan Scaliter / Quo

En las actuales baterías de litio, los iones se almacenan en cátodos (el electrodo con carga negativa), que son estructuras estratificadas. El cobalto resulta crucial para mantener esta estructura. Las baterías basadas en litio usan más del 50% de todo el cobalto producido en el mundo. Estas baterías están en nuestros móviles, portátiles y en muchos automóviles. Cerca de la mitad del cobalto del planeta proviene del Congo, donde se extrae en gran parte a mano, en algunos casos, por niños. Pero ahora, un equipo de investigación liderado por científicos de la Universidad de California Berkeley, liderado por Gerbrand Ceder, ha abierto la puerta al uso de otros metales en baterías de litio y ha construido cátodos con un 50% más de capacidad de almacenamiento que los materiales convencionales.

"Hemos abierto un nuevo espacio químico para la tecnología de baterías –explica Ceder en un comunicado–. Por primera vez tenemos un elemento realmente barato que puede hacer un intercambio de electrones eficaz en las baterías".

En 2014, el laboratorio de Ceder descubrió un sistema por medio del cual los cátodos pueden mantener una alta densidad de energía sin recurrir a las capas de cobalto. Se trata de un concepto llamado sales de rocas desordenadas. El nuevo estudio muestra cómo el manganeso puede funcionar dentro de este concepto, un prometedor paso para alejarse de la dependencia del cobalto porque el manganeso es abundante y fácil de obtener.

En el nuevo estudio, que se publicará en Nature el 12 de abril, el laboratorio de Ceder también señala cómo se pueden usar las nuevas tecnologías para incrementar la capacidad de un cátodo. Usando un proceso llamado dopaje con flúor, los científicos incorporaron una gran cantidad de manganeso en el cátodo. Tener más iones de manganeso con la carga adecuada, permite que los cátodos retengan más iones de litio, lo que aumenta la capacidad de la batería. Traducido en cifras se observa lo siguiente. Si el rendimiento de los cátodos se mide en energía por unidad de peso (vatios-hora por kilogramo) los nuevos cátodos de manganeso desordenados llegan casi a los 1.000 vatios-hora por kilogramo, mientras los cátodos de iones de litio están en el rango de 500-700 vatios-hora por kilogramo.

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