es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación conjunto de la Universidad Sungkyunkwan (Sungkyunkwan University, SKKU) y la Universidad Nacional de Seúl (Seoul National University) ha desarrollado un nuevo aglutinante polimérico híbrido que permite fabricar electrodos más gruesos para baterías de iones de litio, aumentando la densidad energética y prolongando la vida útil de la batería. Las pruebas muestran que las celdas de bolsa fabricadas con este material mantienen el 86,8 % de su capacidad inicial después de más de 200 ciclos de carga y descarga, más que duplicando la vida útil en comparación con las baterías convencionales.
La investigación está dirigida por el profesor Ki-Jae Kim del Departamento de Ciencias de la Energía y del Departamento de Ingeniería Energética del Futuro de la Universidad Sungkyunkwan, en colaboración con el equipo del profesor Jang Wook Choi de la Universidad Nacional de Seúl. El problema industrial que aborda la investigación es el siguiente: aunque aumentar el grosor de los electrodos puede incrementar la capacidad de almacenamiento de energía de la batería, los problemas de proceso durante la fabricación reducen significativamente el rendimiento cíclico y la vida útil de la batería.
La raíz del problema reside en el aglutinante de los electrodos (binder). El aglutinante de polifluoruro de vinilideno (PVDF), ampliamente utilizado en la industria, tiende a migrar a la superficie durante el secado de electrodos gruesos, lo que provoca grietas y desprendimientos en el electrodo, debilita la integridad estructural, dificulta el movimiento de los iones de litio y acelera la degradación de la batería. El equipo de investigación ha desarrollado un aglutinante híbrido de doble acción denominado DHP, compuesto por fibras elásticas de alta elasticidad (spandex) y ácido poliacrílico (PAA), que interactúa bien con los materiales del electrodo. Las propiedades complementarias de ambos polímeros permiten mantener la integridad estructural en electrodos gruesos, evitar la aparición de grietas y, al mismo tiempo, mejorar la resistencia mecánica y el transporte de iones de litio.
Los resultados de las pruebas muestran que el aglutinante DHP casi duplica la adhesión en comparación con el aglutinante tradicional de PVDF. Durante los ciclos iniciales de carga y descarga, se forma espontáneamente una interfaz entre el litio y el PAA, lo que favorece un transporte más rápido y uniforme de los iones de litio dentro del electrodo, mejorando así el rendimiento electroquímico de la batería. El equipo de investigación también realizó una validación fabricando celdas de bolsa de gran capacidad cercanas a la escala de aplicación industrial: las baterías con aglutinante tradicional sufrieron una grave caída de capacidad y dejaron de funcionar después de aproximadamente 95 ciclos de carga y descarga, mientras que las baterías con el nuevo polímero conservaron el 86,8 % de su capacidad inicial después de más de 200 ciclos.
En cuanto a la industrialización, esta tecnología puede integrarse en los procesos de fabricación existentes mediante el proceso húmedo, sin necesidad de reformar las líneas de producción ni invertir en nuevos equipos. Los fabricantes pueden utilizar la infraestructura existente para producir baterías de mayor capacidad. El profesor Ki-Jae Kim señaló que, anteriormente, el aumento del grosor y el tamaño de los electrodos estaba limitado por los aglutinantes tradicionales y los problemas de proceso, y que la combinación de las propiedades de las fibras elásticas y el ácido poliacrílico ha superado este obstáculo. Destacó que la nueva tecnología puede implementarse directamente en las líneas de producción existentes, sin necesidad de adoptar el proceso de fabricación en seco que está emergiendo, y que se espera que desempeñe un papel clave en la mejora de la autonomía de los vehículos eléctricos de próxima generación.
