Las dendritas de una batería de litio es una forma de degradación progresiva de su composición química, y es la que lleva a que poco a poco se vaya perdiendo capacidad. Son las culpables de que los coches eléctricos vayan perdiendo autonomía, e incluso son las culpables también de que sufran de riesgo de incendio. Pero el MIT ha hecho un importante descubrimiento al respecto, y afecta incluso a las baterías de sólido. Parece que pueden controlar la formación de estas dendritas para evitar que puedan acabar penetrando el electrolito y provocando los severos problemas de seguridad que afectan a las baterías.
No importa cuál sea la composición química de las baterías, a día de hoy cualquier batería moderna de las que tienen los coches eléctricos sufre de este importante problema de formación de dendritas. La investigación del MIT demuestra que mediante el uso inteligente de tensión mecánica la formación de estas peligrosas ramificaciones se puede controlar. Y de hecho, todo apunta a que el control puede ser tal que se podrían evitar los riesgos de cortocircuito, de calentamientos y de incendios. No es ni mucho menos la primera investigación que se ha hecho al respecto, pero sí es la primera ocasión en la que se ha logrado controlar el crecimiento de las dendritas. Y uno de los aspectos más prometedores es que esta investigación encuentra una solución no solo para las actuales baterías de electrolito líquido, sino aplicable también a las baterías de electrolito sólido, que son las que tendrán todos los coches eléctricos en un futuro muy próximo.
Esta tecnología del MIT promete acabar con la formación de las peligrosas dendritas en las baterías de los coches eléctricos
El hallazgo del MIT parte del trabajo con una batería de estado sólido. Aunque este tipo de baterías utilizan un material sólido para el electrolito, los investigadores pudieron observar que el paso de los iones de litio entre los electrodos puede provocar que las dendritas acaben penetrando el electrolito. Y esto es porque se producen cambios de volumen en los electrodos cuando se da la movilidad de los iones. Es decir, que cuando los iones de litio se desplazan entre los electrodos, los mismos tienen cambios de volumen que permiten la formación de dendritas. Y esto da lugar a un estrés mecánico que también tiene importantes riesgos para la salud de la batería.
El profesor Yet-Ming Chiang, del MIT, explica en el desarrollo de su investigación que cuando se deposita el metal se produce una expansión de volumen por la agregación de una nueva masa. Por lo tanto, continúa desarrollando, en el lado de la celda en el que se deposita el litio tiene lugar un aumento de volumen. Incluso aunque existan fallos microscópicos, esto ‘produce una presión sobre los fallos que puede dar lugar a grietas’. Por eso las baterías de estado sólido, o de electrolito sólido, que son las baterías del futuro, también se enfrentan a un importante riesgo de formación de dendritas. Y no debería preocuparnos demasiado, en tanto que esta investigación promete una solución.
Para el experimento hicieron uso de un electrolito transparente que permitiera observar esa formación de dendritas. Y efectivamente pudieron ver cómo ocurre el proceso, de modo que han podido experimentar con nuevas técnicas que eviten los daños que provocan las dendritas. Una de las formas con las que han experimentado, y que es la que parece haber logrado buenos resultados, es la aplicación de tensión mecánica para así controlar el desarrollo de las dendritas. Aplicando tensión mecánica de forma controlada se puede dirigir su formación dentro del propio electrodo y se puede impedir que penetren el electrolito, que es el gran riesgo.
No han conseguido evitar que se formen dendritas, pero sí han reducido su formación y, sobre todo, han encontrado un modo de controlar la dirección en la que se desarrollan estos peligrosos depósitos de litio dentro del propio electrodo. Apenas se tienen que aplicar no más de 200 megapascales para que se puedan controlar estas formaciones, pero es que además se contempla que la batería se pueda dopar con materiales que modifiquen el comportamiento de estos desarrollos químicos internos de la batería.