Pasta de dientes y coches eléctricos podrían tener mucho más en común de lo que uno podría imaginarse. ¿Y si te dijera que un componente clave en tu pasta de dientes, podría revolucionar el rendimiento de las baterías de los vehículos eléctricos? Sí, has leído bien: estamos hablando del flúor.
¿Qué es el flúor y cómo podría beneficiar a las baterías de coches eléctricos?
El flúor, un elemento químico obtenido a través del procesamiento del mineral fluorita, tiene una multitud de aplicaciones. Desde purificar agua hasta fabricar anestésicos, este elemento juega un papel importante en diversas industrias. Uno de sus usos más conocidos es en la pasta de dientes, donde ayuda a prevenir las caries. Pero, un reciente descubrimiento por parte de investigadores del Laboratorio Nacional de Argonne podría sumar una aplicación adicional a esta lista: incrementar la duración de las baterías de los coches eléctricos.
Este laboratorio de Illinois, Estados Unidos, que tiene el honor de ser el primer laboratorio nacional de investigación en ciencia e ingeniería del país, está llevando a cabo investigaciones que podrían cambiar las reglas del juego en el mundo de los vehículos eléctricos. Sus investigadores han descubierto una forma de usar el mismo flúor que protege tus dientes para prolongar la vida útil de las baterías de coches eléctricos.
Entendiendo las baterías de litio
Para comprender cómo el flúor puede beneficiar la producción de baterías, primero necesitamos entender cómo funcionan las baterías de litio. Estas baterías se componen de tres elementos principales: un ánodo o electrodo negativo, un cátodo o electrodo positivo y un electrolito que actúa como separador y permite el flujo de iones de litio desde el ánodo al cátodo. Este flujo genera una diferencia de potencial que produce la corriente eléctrica.
En la búsqueda constante de alternativas químicas que permitan fabricar baterías con mayor densidad energética, muchos fabricantes han optado por las baterías con ánodos de metal de litio, en lugar de los tradicionales de grafito. Sin embargo, estas baterías enfrentan un problema: su alta densidad de energía disminuye rápidamente a medida que se cargan y se descargan repetidamente, debido a la degradación del ánodo causada por los disolventes y las sales que contienen los electrolitos.
Flúor: una solución inesperada
Lo que los investigadores de Argonne han descubierto es que al reemplazar los átomos de hidrógeno del electrolito por componentes fluorados, se mejora significativamente el rendimiento interno de la batería. Esto se debe a que los componentes fluorados forman una capa protectora en los electrodos, permitiendo un mayor número de ciclos de carga y descarga manteniendo un alto rendimiento y por lo tanto, extendiendo la vida útil de la batería. Este proceso utiliza un nuevo disolvente fluorado formado por iones positivos y negativos.
Las simulaciones realizadas hasta ahora en un superordenador revelan que este componente fluorado se adhiere y se acumula en las superficies del ánodo y del cátodo durante los ciclos de carga y descarga de la batería. Este proceso da lugar a la formación de una capa protectora de alta resistencia que mejora considerablemente el rendimiento frente a los electrolitos convencionales.
La clave del éxito de esta innovadora solución reside en ajustar perfectamente la proporción de disolvente de fluoruro con respecto a la sal de litio. Esto permite que la capa de protección formada no sea ni demasiado fina ni demasiado gruesa, facilitando el flujo eficiente de iones de litio entre los electrodos durante cientos de ciclos de carga y descarga.
Ventajas adicionales del flúor en las baterías
Además de prolongar la vida útil de las baterías de los vehículos eléctricos, el nuevo electrolito a base de flúor presenta otras ventajas. Por un lado, es de bajo coste, ya que puede fabricarse en un solo paso, obteniendo un producto de alta pureza y rendimiento. Además, necesita menos disolventes que los electrolitos tradicionales, lo que aporta beneficios adicionales al medio ambiente.
Por otro lado, el flúor también mejora la seguridad de las baterías, ya que no es inflamable. Este aspecto es especialmente relevante en el sector automovilístico, donde la seguridad de los usuarios es primordial.
En conclusión
La utilización del flúor, comúnmente asociado con la pasta de dientes, en la fabricación de baterías para coches eléctricos, es un avance prometedor. Esta innovación no solo podría prolongar la vida útil de las baterías, sino que también podría reducir costos, minimizar el impacto medioambiental y aumentar la seguridad de los vehículos eléctricos.