Los materiales orgánicos para cátodos, derivados en su totalidad de elementos abundantes en la Tierra, podrían eliminar el uso de metales críticos, como el cobalto, y acelerar la adopción de las baterías de iones de litio. Sin embargo, aún no han desafiado a los cátodos inorgánicos debido a su escasa conductividad, baja capacidad práctica de almacenamiento y escasa ciclabilidad.
Ahora, un grupo de investigadores del MIT ha desarrollado un material de electrodo orgánico en capas que puede competir con los cátodos basados en cobalto. El nuevo material ha demostrado una elevada conductividad eléctrica, gran capacidad de almacenamiento y casi insolubilidad en los electrolitos habituales de las baterías.
El nuevo cátodo ofrece una densidad energética de 765 Wh/kg, superior a la de la mayoría de los cátodos basados en cobalto, y puede cargarse y descargarse en tan sólo seis minutos. Su capacidad específica es de 306 mAh/g.
“Estos resultados demuestran la competitividad operativa de los materiales de electrodos orgánicos sostenibles en baterías prácticas”, escriben los investigadores en ACS Central Science.
El nuevo material catódico está formado por muchas capas de TAQ (bis-tetraaminobenzoquinona), una pequeña molécula orgánica que contiene tres anillos hexagonales fusionados.
Dentro de las moléculas hay grupos químicos llamados quinonas, que son los reservorios de electrones, y aminas, que ayudan al material a formar fuertes enlaces de hidrógeno. Estos enlaces hacen que el material sea muy estable e insoluble, lo que prolonga su vida útil.
“Uno de los principales métodos de degradación de los materiales orgánicos es que se disuelven en el electrolito de la pila y pasan al otro lado de la misma, creando un cortocircuito”, explica Mircea Dincă, catedrático de Energía W.M. Keck del MIT. “Si haces que el material sea completamente insoluble, ese proceso no ocurre, así que podemos llegar a más de 2.000 ciclos de carga con una degradación mínima”.
Con las quinonas y las aminas como precursores, los materiales primarios necesarios para fabricar este tipo de cátodo ya están disponibles comercialmente y se producen en grandes cantidades como productos químicos básicos.
Los investigadores calculan que el coste de las baterías con cátodos orgánicos podría ser entre un tercio y la mitad del de los dispositivos con cobalto.
El fabricante italiano de automóviles de lujo Lamborghini ha financiado el proyecto de investigación y ha cedido la patente de la tecnología.
Este contenido está protegido por derechos de autor y no se puede reutilizar. Si desea cooperar con nosotros y desea reutilizar parte de nuestro contenido, contacte: editors@pv-magazine.com.
Al enviar este formulario, usted acepta que pv magazine utilice sus datos con el fin de publicar su comentario.
Sus datos personales solo se divulgarán o transmitirán a terceros para evitar el filtrado de spam o si es necesario para el mantenimiento técnico del sitio web. Cualquier otra transferencia a terceros no tendrá lugar a menos que esté justificada sobre la base de las regulaciones de protección de datos aplicables o si pv magazine está legalmente obligado a hacerlo.
Puede revocar este consentimiento en cualquier momento con efecto para el futuro, en cuyo caso sus datos personales se eliminarán inmediatamente. De lo contrario, sus datos serán eliminados cuando pv magazine haya procesado su solicitud o si se ha cumplido el propósito del almacenamiento de datos.
Puede encontrar más información sobre privacidad de datos en nuestra Política de protección de datos.