CIDETEC demuestra un aditivo que hace más seguras a las baterías de litio ion

En un estudio en colaboración con el prestigioso instituto Argonne National Laboratory (EEUU) y Mercedes Benz R&D North America, investigadores de CIDETEC Energy Storage han demostrado un aditivo que hace a las baterías de litio ion significativamente más resistentes a la sobrecarga.

Este aditivo (un di-tert-butil bis-metoxi-etoxi benceno, o DBBB), desarrollado y patentado por el Prof. Zhang de Argonne National Lab, había sido anteriormente probado en otros formatos de tipo rígido como el cilíndrico, pero hasta el momento no en el formato que más atención está recibiendo de cara a mercados como el de automoción por su ligereza y compacidad, como es el de tipo “pouch cell”.

En particular, el aditivo DBBB se ha puesto a prueba en celdas de litio ion con una química grafito/LFP (fosfato de litio y hierro) fabricadas y testeadas por CIDETEC Energy Storage.

Las baterías de LFP destacan por su seguridad intrínseca, soportando ensayos de abuso mecánico y eléctrico sin autoignición, a diferencia de otras químicas. No obstante, ante una situación de sobrecarga de la batería, el electrolito absorbe el exceso de corriente y se descompone en forma de gases con deterioro irreversible de la batería. Hoy día este tipo de situaciones quedan minimizadas gracias a los sistemas de control electrónico de las baterías (o BMS, battery management system), no sin un significativo coste añadido.

En este estudio, que acaba de ser publicado en la prestigiosa revista ACS Applied Materials & Interfaces, se ha sometido a las baterías a un proceso de sobrecarga del 200% -esto es, se ha introducido a las celdas el doble de su capacidad nominal-. Mientras que las celdas con aditivo DBBB han soportado más de 700 ciclos de sobrecarga al doble de su capacidad sin deterioro físico ni electroquímico observable, las celdas sin aditivo testeadas en paralelo no fueron capaces de soportar ni un solo ciclo completo en esas condiciones, debido a descomposición del electrolito con formación de gases, hinchamiento de la batería, y deterioro total de la misma.

Estos resultados abren todo un abanico de posibilidades de cara al incremento en la seguridad intrínseca de las baterías para el vehículo eléctrico y otras aplicaciones, a la par que disminuyendo su coste a través de la simplificación de los sistemas de control electrónico.

Celda sin aditivo, mostrando un hinchamiento total tras un único ciclo de sobrecarga al 200% de la capacidad nominal.

Celda con aditivo DBBB tras 700 ciclos de sobrecarga al 200% de capacidad nominal, con su integridad mecánica y eléctrica virtualmente inafectadas.