Investigadores chinos han desarrollado un nuevo método para mejorar significativamente el rendimiento de las baterías de litio-azufre, un avance que podría permitir que los vehículos aéreos no tripulados (UAV) vuelen mucho más lejos con una sola carga.
Una investigación reciente publicada en Nature abre nuevas vías para el desarrollo de baterías más duraderas y potentes para la aviación a baja altitud y muchas otras aplicaciones.
Actualmente, la mayoría de los UAV convencionales utilizan baterías de iones de litio, que se están acercando a sus límites de densidad energética. La densidad energética de estas baterías —la cantidad de energía eléctrica almacenada por unidad de peso— suele ser inferior a 300 vatios-hora/kg, lo que genera problemas de autonomía que limitan el tiempo de vuelo.
Las baterías de litio-azufre se consideran una alternativa prometedora debido a su densidad energética teóricamente alta, junto con la abundancia y el bajo coste del azufre.
Sin embargo, en la práctica, este tipo de batería se enfrenta a un obstáculo importante, ya que durante la carga y la descarga, el azufre experimenta un complejo proceso químico que produce muchos intermediarios disueltos.
Estos intermediarios tienden a difundirse hacia el exterior, lo que ralentiza las reacciones y supone un desperdicio de energía.
Un equipo de investigación liderado por la Escuela Internacional de Posgrado de Tsinghua en Shenzhen (Tsinghua SIGS) ha propuesto una solución novedosa mediante la incorporación de un "precursor intermedio" en el proceso de sulfuración electroquímica.
El investigador Chu Quang Man, de esta escuela, explicó: "Imagínenlo como un aditivo especial que 'permanece inactivo' dentro de la batería hasta que se necesita. Cuando comienza la reacción del azufre, este aditivo 'despierta' justo en el lugar de la reacción y comienza a funcionar".
Según él, una vez activada, esta molécula se une a los intermediarios disueltos e impide que se dispersen. Además, facilita la creación de "vías rápidas" para las reacciones eléctricas, lo que hace que todo el proceso sea mucho más fluido y eficiente.
El equipo de investigación también rediseñó la red de reacción a nivel molecular. La molécula desarrollada recientemente reduce la resistencia interna de la batería en un 75 % en comparación con los diseños convencionales.
En las pruebas, el nuevo tipo de batería demostró un rendimiento estable durante 800 ciclos de carga y descarga, manteniendo casi el 82% de su capacidad.
Cabe destacar que el equipo de investigación ha desarrollado un prototipo práctico de una batería de bolsillo con una densidad energética de 549 vatios-hora/kg, casi el doble que la de muchas baterías estándar que se utilizan actualmente en vehículos aéreos no tripulados (VANT). Esto tiene importantes implicaciones para los VANT: una mayor densidad energética se traduce en tiempos de vuelo más prolongados, mayor capacidad de carga útil y mayor alcance operativo.
El equipo de investigación cree que esta estrategia de diseño molecular también podría extenderse a otras áreas, incluidas las baterías de flujo, las baterías de litio-metal e incluso los procesos de reciclaje directo de baterías.
Fuente: https://www.vietnamplus.vn/trung-quoc-dat-dot-phat-ve-sieu-pin-cho-uav-post1109908.vnp
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