Nueva Tecnología de Electrolitos de CUHK Resuelve Problemas de Seguridad de Baterías de Iones de Litio

Desde baterías recargables en dispositivos electrónicos portátiles hasta fuentes de energía para bicicletas eléctricas y vehículos de nueva energía, los accidentes de seguridad causados por incendios y combustiones de baterías de iones de litio se han convertido cada vez más en el foco de atención global. Según un informe de CNN del día 22, una nueva tecnología desarrollada por un equipo de investigación de la Universidad China de Hong Kong (CUHK) puede reducir significativamente el riesgo de explosiones e incendios de baterías de iones de litio, y se espera que esta tecnología se aplique comercialmente en los próximos 3 a 5 años.

El informe señala que las baterías de iones de litio se han utilizado ampliamente en varios dispositivos que van desde teléfonos inteligentes hasta vehículos de nueva energía. Los investigadores afirmaron que las baterías de iones de litio tienen buena seguridad bajo escenarios de uso normal, pero el uso inadecuado puede llevar a riesgos de incendio e incluso consecuencias fatales en casos extremos. La razón es que el electrolito que se encuentra dentro de las baterías de iones de litio es inflamable. Cuando se someten a perforaciones físicas, sobrecargas, condiciones extremas de temperatura y humedad, o defectos en el proceso de producción, las baterías perderán gradualmente estabilidad. Una vez que ocurre una anomalía, la temperatura de la batería aumentará rápidamente e inflamará el electrolito, desencadenando así una peligrosa reacción en cadena conocida como "fuga térmica". Los datos estadísticos relevantes muestran que solo en 2024 se registraron 89 incidentes anómalos relacionados con humo, fuego o altas temperaturas en el sector del transporte aéreo civil a nivel mundial; en la vida diaria, los accidentes de incendio de baterías de bicicletas eléctricas, scooters eléctricos y otros dispositivos también son bastante comunes.

Para abordar este punto crítico de seguridad, la comunidad científica global ha llevado a cabo activamente investigaciones tecnológicas, como el desarrollo de electrolitos sólidos o en gel resistentes a altas temperaturas para reemplazar los electrolitos líquidos tradicionales. Sin embargo, tales soluciones requieren modificaciones a gran escala en las líneas de producción de baterías existentes, lo que eleva significativamente el umbral de industrialización y limita la velocidad de popularización de la tecnología. En contraste, el nuevo esquema de optimización de baterías de iones de litio propuesto por el equipo de CUHK solo necesita reemplazar los componentes químicos en el electrolito existente sin alterar los enlaces clave del proceso de producción.

Investigadores del equipo explicaron que la causa principal de los incendios en baterías de iones de litio es la descomposición del electrolito bajo alta presión, lo que libera una gran cantidad de calor y desencadena una reacción en cadena. El electrolito recién desarrollado adopta un sistema de disolventes binario, que puede bloquear con precisión este peligroso proceso de reacción. En condiciones de temperatura normal, el primer disolvente puede mantener la compactación de la estructura química interna de la batería, asegurando el rendimiento normal de la batería; cuando la temperatura de la batería aumenta anormalmente, el segundo disolvente activará rápidamente el mecanismo de protección, previniendo los riesgos de incendio desde la fuente al aflojar la estructura química y ralentizar las reacciones relacionadas con la fuga térmica.

CNN citó datos de pruebas de laboratorio que muestran que después de que la batería de iones de litio que adopta esta nueva tecnología fue perforada por un clavo, la temperatura solo aumentó en 3.5 grados Celsius; en contraste, la temperatura de las baterías de iones de litio tradicionales se disparó a 555 grados Celsius bajo las mismas condiciones de prueba. Los investigadores enfatizaron que este esquema técnico no tendrá un impacto negativo en el rendimiento central y la vida útil de la batería. Las pruebas han demostrado que después de 1000 ciclos de carga-descarga, la capacidad de la batería aún puede mantener más del 80% del valor inicial, cumpliendo plenamente con los requisitos de aplicación comercial.

Cabe destacar que, dado que esta tecnología solo implica el reemplazo de componentes de electrolito sin necesidad de modificar las líneas de producción existentes, tiene las condiciones básicas para una rápida industrialización. Se estima que, tras la producción a gran escala, el costo de las baterías de iones de litio que adopten esta tecnología será básicamente el mismo que el de los productos principales actuales. En la actualidad, la tecnología relevante ha entrado en la etapa de avance hacia la comercialización. Donald Finnegan, un científico senior del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EE. UU., comentó: "Este avance tecnológico es emocionante, lo que significa que las futuras baterías de iones de litio podrán soportar condiciones de trabajo extremas, como altas temperaturas y cortocircuitos, evitando fundamentalmente los riesgos de incendio."