Para los consumidores preocupados por los riesgos asociados con el uso de baterías de iones de litio (utilizadas en teléfonos móviles, computadoras portátiles, vehículos eléctricos, etc.), la Universidad Estatal de Michigan ha hecho un nuevo descubrimiento: un material natural de la madera puede mejorar la seguridad de las baterías y, al mismo tiempo, prolongar su vida útil.
La profesora asistente de la Facultad de Ingeniería, Chengcheng Fang, en colaboración con la profesora asociada de la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales, Mojgan Nejad, diseñó un separador de película delgada a partir de lignina (un componente natural que proporciona soporte y rigidez a la madera) que puede usarse dentro de las baterías de iones de litio para prevenir cortocircuitos que podrían provocar incendios. La profesora Fang declaró: «Queremos fabricar mejores baterías, pero también queremos que sean seguras, eficientes y sostenibles».
Dentro de una batería, el cátodo cargado positivamente y el ánodo cargado negativamente facilitan el flujo de corriente. Los separadores comerciales suelen estar hechos de materiales plásticos como polietileno y polipropileno, que se contraen a temperaturas cercanas a los 100 °C. Sin la protección del separador, el cátodo y el ánodo de la batería podrían entrar en contacto, causando un cortocircuito accidental que podría derivar en un incendio o explosión. En contraste, el nuevo separador a base de lignina desarrollado mantiene su estabilidad a temperaturas de hasta 300 °C, sin reducir su tamaño.
La profesora Fang y su equipo probaron lignina de diferentes grosores y descubrieron que una película de 25 micrómetros (más delgada que un cuarto de un cabello humano) era la más efectiva para mantener la estabilidad interna de la batería y evitar la conexión entre el ánodo y el cátodo.
El uso de la película de lignina dentro de la batería también trae un beneficio adicional: al mejorar la estabilidad interna, también aumenta la vida útil de ciclo (la cantidad de veces que la batería se puede cargar y usar). La profesora Fang afirmó: «Nos sorprendió descubrir que la película de lignina también mejoró la vida útil de ciclo de la batería, aumentándola en un 60%».
La tercera ventaja de esta investigación es su beneficio ambiental. El equipo pudo fabricar el separador de lignina utilizando un método de procesamiento en seco de bajo costo, permitiendo la producción en masa de películas de lignina según la demanda, al mismo tiempo que evitaba el uso de disolventes nocivos comúnmente empleados en la fabricación tradicional de separadores, reduciendo así el daño ambiental. Los investigadores pudieron fabricar la película utilizando lignina y otros materiales que permiten una conversión del 100% de la materia prima, sin generar ningún residuo o contaminación. La profesora Fang dijo: «La lignina, especialmente la lignosulfonato, es naturalmente abundante y puede funcionar en las baterías sin necesidad de procesamiento adicional. Esta investigación demuestra una nueva vía de diseño para mejorar la seguridad y la fabricabilidad de los materiales de las baterías».
La investigación fue publicada en la revista *Advanced Materials*, y la tecnología relacionada está siendo patentada a través del Centro de Innovación de la Universidad Estatal de Michigan.
