Investigadores de la Universidad de Swansea, en colaboración con la Universidad Tecnológica de Wuhan y la Universidad de Shenzhen, han desarrollado una técnica pionera para fabricar colectores de corriente de grafeno a gran escala.
Estos avances prometen aumentar significativamente la seguridad y eficiencia de las baterías de iones de litio (LIB), abordando un desafío clave en la tecnología de almacenamiento de energía.
Publicado en Ingeniería Química de la Naturalezael estudio detalla el primer protocolo exitoso para fabricar láminas de grafeno sin defectos a escala comercial. Estas láminas ofrecen una conductividad térmica excepcional (hasta 1.400,8 W m-1 K-1), aproximadamente diez veces mayor que los colectores de corriente de cobre y aluminio convencionales utilizados en las LIB.
“Este es un importante paso adelante para la tecnología de baterías”, afirmó el coautor principal, el Dr. Rui Tan, de la Universidad de Swansea. “Nuestro método permite que los colectores de corriente de grafeno se produzcan a una escala y calidad que puedan integrarse fácilmente en la fabricación de baterías comerciales. Esto no sólo mejora la seguridad de las baterías al gestionar eficientemente el calor, sino también la eficiencia energética. También aumenta la densidad y la longevidad”.
Una de las preocupaciones más apremiantes en el desarrollo de LIB de alta energía, especialmente las utilizadas en vehículos eléctricos, es la fuga térmica, un escenario peligroso en el que el calor excesivo provoca fallas en la batería, lo que a menudo provoca incendios o explosiones. Estos colectores de corriente de grafeno están diseñados para reducir este riesgo disipando el calor de manera eficiente y evitando reacciones externas que provoquen una fuga térmica.
“Nuestra estructura densa e interconectada de grafeno proporciona una fuerte barrera contra la formación de gases inflamables e impide que el oxígeno entre en las celdas de la batería, lo que las destruiría”, explicó el coautor principal, el Dr. Jinlongyang de la Universidad de Shenzhen. “.
El proceso recientemente desarrollado no es sólo un avance de laboratorio sino una solución escalable, capaz de producir láminas de grafeno en longitudes que van desde metros hasta kilómetros. En una importante demostración de su potencial, los investigadores produjeron una lámina de grafeno de 200 metros de largo y 17 micrómetros de espesor. La lámina mantiene una alta conductividad eléctrica incluso después de doblarse 100.000 veces, lo que la hace ideal para su uso en electrónica flexible y otras aplicaciones avanzadas.
Este nuevo enfoque también permite la producción de láminas de grafeno con espesores personalizados, lo que podría conducir a baterías aún más eficientes y seguras.
Esta innovación podría tener implicaciones de gran alcance para el futuro del almacenamiento de energía, particularmente en los vehículos eléctricos y los sistemas de energía renovable, donde la seguridad y la eficiencia son primordiales. Este equipo de investigación colaborativo internacional, dirigido por el Prof. Liqiang Mai y el Prof. Deping He de la Universidad Tecnológica de Wuhan, el Dr. Jin Longyang de la Universidad de Shenzhen y el Dr. Rui Tan de la Universidad de Swansea, continúa esforzándose por reducir el espesor del grafeno. sigue mejorando sus procesos. Además de las baterías de iones de litio, como las de flujo redox y las de iones de sodio, este nuevo material también mejora las láminas y sus propiedades mecánicas, con la ayuda del grupo de la profesora Serena Margodona de la Universidad de Swansea.
