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Martes, 6 octubre 2015
Ingeniería

¿Prolongar la vida de una batería gracias al calor?

Nadie debería hoy por hoy colocar pilas eléctricas o dispositivos electrónicos sobre un radiador caliente ni templado, pero si queremos una batería que dure más, puede que algún día obtengamos una a la que haya que calentar cuando no se la utilice.

 

¿Por qué? El calor, aplicado de vez en cuando, podría rejuvenecer a las baterías capaces de resistirlo. Existe un problema que envejece inexorablemente a las pilas recargables. Con el paso del tiempo, los electrodos dentro de una pila eléctrica recargable pueden desarrollar diminutos filamentos con aspecto de ramas llamados dendritas, causando cortocircuitos que acaban con la batería o, incluso, en algunos casos muy extremos, que se incendie. Pero gracias a nuevos experimentos y simulaciones informáticas, unos investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech), en Estados Unidos, han explorado en detalle cómo una temperatura alta puede descomponer estas dendritas, y extender posiblemente la vida útil de las baterías.

 

Una pila eléctrica consta de un electrodo positivo y otro negativo, que denominamos cátodo y ánodo. A medida que la batería produce corriente eléctrica, los electrones fluyen desde el ánodo, a través de un circuito fuera de la batería, y llegan al cátodo. Habiendo perdido los electrones que están generando la corriente, algunos de los átomos en el ánodo, un metal eléctricamente conductor como puede ser el litio, se convierten en iones que viajan entonces hacia el cátodo, moviéndose a través de un medio líquido conductor llamado electrolito.

 

Recargar la batería invierte el proceso, y los iones viajan de vuelta y se pegan al ánodo. Pero cuando lo hacen, los iones no se unen de forma uniforme. Al contrario, forman protuberancias microscópicas que acaban formando largas ramas después de múltiples ciclos de recarga. Cuando estas dendritas alcanzan y tocan el cátodo, producen un cortocircuito. La corriente eléctrica fluye entonces a través de las dendritas en vez de por el circuito externo, convirtiendo a la batería en algo inútil y muerto.

 

La corriente también calienta las dendritas, y debido a que el electrolito tiende a ser inflamable, estas pueden provocar una ignición. Incluso si las dendritas no cortocircuitan la batería, pueden desprenderse del todo del ánodo y flotar en el electrolito. De esta forma, el ánodo pierde material, y la batería no puede almacenar tanta energía. Este es un problema muy común, que suele marcar la vejez de una pila eléctrica recargable hasta el momento en que ya deja de ser útil porque apenas se recarga.

 

[Img #31089]

 

Aunque el equipo de Asghar Aryanfar, del Caltech, examinó las baterías de litio, que se encuentran entre las del tipo más eficiente, los resultados obtenidos en la investigación se pueden aplicar a muchas otras clases de baterías. El problema de las dendritas es general para todas las baterías recargables.

 

Los investigadores hicieron crecer dendritas de litio en una pila eléctrica de prueba y las calentaron a lo largo de un par de días. Encontraron que las temperaturas de hasta 55 grados centígrados recortaron las dendritas hasta en un 36 por ciento.

 

Aunque una temperatura elevada genera efectos que pueden reducir la longevidad de una batería, lo descubierto en la nueva investigación demuestra que bajo determinadas circunstancias, para revitalizar una batería especialmente preparada para aprovechar el efecto, todo lo que podríamos necesitar es algo de calor extra de vez en cuando.

 

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