En el segundo de tres episodios descubriremos cómo la crisis del petróleo de los años 70 dio origen a… baterías de litio, también gracias a un poco de suerte. El análisis en profundidad de Luca Longo
En el último episodio describimos lo que sucede en una batería normal, o cómo la energía eléctrica se almacena en forma de energía química y luego se libera nuevamente en forma de energía bajo demanda.
En las baterías de litio, cuando la batería está descargada, los electrones son arrastrados por el electrodo positivo, hecho de óxido de litio y cobalto. Mientras tanto, los iones de litio cargados positivamente acumulados en el ánodo (hecho de carbono) se desprenden y se mueven dentro de la batería pasando a través de la membrana, llegando al cátodo y aquí permanecen en forma de litio ligado a óxido de cobalto esperando que carguemos la batería.
Cuando finalmente podemos conectar la batería a una toma de corriente, separamos el litio del óxido de cobalto del cátodo y lo llevamos a través de la membrana semipermeable hasta el ánodo donde se une nuevamente con el carbono. En este punto, todo el dispositivo está listo para otra ronda, es decir, otro ciclo de carga y descarga.
Fue Stanley Whittingham, a quien Exxon había contratado para trabajar con baterías durante la crisis del petróleo, quien pensó en usar litio debido a la facilidad con la que dona electrones. De hecho, de hecho, él mismo admite que llegó por casualidad mientras estudiaba nuevos materiales para superconductores basados en disulfuro de tantalio.
Entre 1972 y 1976, Whittingham inventa una batería donde el polo negativo está hecho de litio metálico. Mientras que para el polo positivo elige el disulfuro de titanio, un compuesto que dentro de su red cristalina puede alojar cómodamente iones de litio como el disulfuro de tantalio pero que es mucho más ligero y sobre todo … mucho menos caro.
Encuentre aquí el diagrama de la batería de Whittingham tomado (como los siguientes) del sitio web de la Real Academia Sueca de Ciencias.
En este punto, la historia de las baterías de litio se ralentiza por dos razones. La primera es que la crisis del petróleo termina, el precio del barril vuelve a caer y Exxon vuelve a centrarse principalmente en el petróleo.
La segunda razón es más… técnica. De hecho, durante los ciclos de carga, los átomos de litio que regresan al ánodo después de haber recuperado felizmente su electrón en el cátodo, no tienen ninguna razón para regresar exactamente al mismo lugar que ocupaban anteriormente en el ánodo. Basta que se asiente sobre su superficie externa.
Los átomos posteriores, aún más perezosos, en lugar de llegar al ánodo, se asientan sobre los primeros y luego los que vienen después se pegan a los anteriores para crear filamentos metálicos que los investigadores denominan bigotes de gato.
Cuando estas vibrisas, cada vez más largas, llegan a tocar el cátodo, la batería se cortocircuita y el litio metálico … explota. Lo cual es muy desagradable si ocurre dentro de nuestro smartphone o, peor aún, debajo de la alfombra de nuestro coche eléctrico.
Las búsquedas de Whittingham se detienen cuando la estación de bomberos local, después de ser llamada decenas de veces para detener los incendios, amenaza al laboratorio con cobrar por los extintores especiales necesarios para apagar el metal de litio.
Aquí viene John B. Goodenough en nuestra historia. Piensa que de niño tuvo problemas para aprender a leer, así que decidió centrarse en los números … y desde aquí convertirse en profesor de física en Oxford fue un paso corto. Al menos para él.
Con su grupo de investigación, Goodenough reanudó la investigación abandonada por Whittingham y en 1980 reemplazó el disulfuro de titanio en el cátodo con óxido de cobalto. De esta forma, no solo es posible construir baterías en su estado descargado y luego cargarlas, mientras que el modelo Exxon tenía que construirse ya en el estado cargado, sino que sobre todo aumenta la diferencia de potencial entre los dos polos de la batería. , duplicándolo desde los 2 Voltios del modelo. de Whittingham a 4 Voltios. 
Pero en este punto de nuestra historia el precio del petróleo vuelve a caer y el interés por la electricidad también cae en Occidente.
En el siguiente y último episodio: ¿cómo llegamos a la actualidad?
(Versión ampliada de un artículo publicado en eni.com )
Esta es una traducción automática de una publicación publicada en StartMag en la URL https://www.startmag.it/energia/batterie-litio-evoluzione-2/ el Sat, 21 Aug 2021 06:00:38 +0000.