En esta imagen, los investigadores de la NASA John Connell y Yi Lin (sentados) están usando un voltámetro cíclico para verificar el nivel de rendimiento de un cátodo nuevo que el equipo de SABERS creó para su batería de estado sólido. Crédito: NASA
Un grupo de científicos de la NASA anunciaron, en estos días, la creación de una “batería increíble” que ha “sobrepasado todas sus expectativas iniciales” y que es mejor que la la batería de un coche eléctrico.
Que es SABERS?
Generado por un conjunto de centros de investigación de la NASA, entre ellos: el Argonne National Laboratory; el Pacific Northwest National Laboratory y, la Universidad Georgia Tech, SABERS es una batería “totalmente sólida” organizada, en forma de células, dentro de un diseño de pila «bipolar».
Los investigadores de la NASA que trabajan en el proyecto Baterías de Arquitectura de Estado Sólido para Recargabilidad y Seguridad Mejoradas (SABERS, por sus siglas en inglés) han logrado avances en el desarrollo de un innovador paquete de baterías que es más liviano, más seguro y funciona mejor que las baterías que se usan comúnmente en los vehículos y en los grandes dispositivos electrónicos en la actualidad.
Su trabajo busca mejorar la tecnología de las baterías mediante la investigación del uso de baterías de estado sólido para aplicaciones de aviación, como aeronaves de propulsión eléctrica y movilidad aérea avanzada.
Como es la batería SABERS?
A diferencia de las baterías de iones de litio estándar de la industria, las baterías de estado sólido no contienen líquidos, lo que puede causar condiciones perjudiciales, como sobrecalentamiento, incendios y pérdida de carga con el tiempo. Puede contener más energía y funcionar mejor en entornos estresantes que las baterías de iones de litio estándar.
El rendimiento de la batería es un aspecto clave en el desarrollo de aviones eléctricos más sostenibles. Estas baterías deben almacenar de manera efectiva la gran cantidad de energía necesaria para impulsar un avión, sin dejar de ser livianas. Además, la batería debe descargar su energía o vaciar su balde a un ritmo extraordinariamente rápido para alimentar un avión eléctrico .
Para que esto suceda, el equipo de SABERS ha experimentado con materiales nuevos e innovadores que aún no se han utilizado en baterías, lo que ha producido un progreso significativo en la descarga de energía. Durante el año pasado, aumentaron con éxito la tasa de descarga de su batería en un factor de 10, y luego en otro factor de 5, acercando a los investigadores a su objetivo de impulsar un vehículo grande.
Cada célula está conformada por tres capas. La primera, el ánodo, es un metal de litio. No un ión de litio, como las actuales. El cátodo, que sería la segunda, es una combinación de selenio y azufre, siendo que sus partículas se organizan en una malla de grafeno creada y patentada por la misma NASA. Entre estos dos está el electrolito, la tercera y última capa, que surge de una combinación de materiales totalmente sólida, al contrario que el electrolito líquido en las baterías actuales, que hace que sean altamente inflamables y explosivas.
Interior de una celda utilizada en la batería de estado sólido de SABERS. Crédito: NASA
Además de los nuevos materiales, el equipo de la NASA utilizó un empaque revolucionario que le permitió deshacerse de la mayor parte del peso de la batería y aumentar la energía que podía almacenar. A diferencia de las baterías regulares, que conectan celdas empaquetadas individualmente, las baterías de SABRES apilan todas las celdas verticalmente dentro de una carcasa.
Con este diseño, SABERS ha demostrado que las baterías de estado sólido pueden alimentar objetos a la enorme capacidad de 500 vatios-hora por kilogramo, el doble que un automóvil eléctrico .
“Este diseño no solo elimina del 30 al 40 por ciento del peso de la batería, sino que también nos permite duplicar o incluso triplicar la energía que puede almacenar, superando con creces las capacidades de las baterías de iones de litio que se consideran de última generación. ”, dijo Rocco Viggiano, investigador principal de SABERS en el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland.
Además, las baterías de estado sólido no se incendian cuando funcionan mal y aún pueden funcionar cuando están dañadas, lo que las hace atractivas para su uso en la aviación. Los investigadores de SABERS han probado su batería bajo diferentes presiones y temperaturas y han descubierto que puede funcionar a temperaturas casi dos veces más altas que las baterías de iones de litio sin tanta tecnología de refrigeración. El equipo continúa probándolo bajo temperaturas y presiones aún más altas, superando los límites de la tecnología.
El proyecto está logrando alcanzar “una nueva frontera en la investigación de baterías que podrán hacer mucho más de lo que hacen las baterías de iones de litio. Las posibilidades son bastante increíbles», añadió Viggiano en esa línea.
FUENTES:
SABERS: Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety
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