El estudio liderado por el investigador japonés Atsuo Yamada de la Universidad de Tokio, que cuenta con la participación del centro de investigación vasco CIC energiGUNE, ha permitido abrir una línea de investigación para desarrollar baterías con mayor capacidad y menor degradación. El trabajo, que abre la puerta a una nueva forma de diseñar materiales para batería, ha posibilitado la obtención de un material de estructura desordenada, que se ‘auto-ordena’ durante la carga de la batería y vuelve a su estructura original tras la descarga.
La participación del CIC energiGUNE en este proyecto, que también cuenta con la colaboración del Instituto de Química de la Materia Condensada de Burdeos, ha girado en torno al desarrollo de un programa de análisis específico de difracción de rayos X.
Según las investigadoras, el material de estudio de esta publicación se caracteriza por su estructura laminar, es decir que los átomos se organizan en diferentes capas apiladas una encima de otra, como en un ‘lego’. Sin embargo, en vez de apilarse de forma perfecta, las capas de átomos están ligeramente desplazadas entre ellas, formando lo que se denomina ‘defectos planares’ y resultando en una estructura desordenada. El análisis de este tipo de estructuras desordenadas requiere una metodología específica, diferente a la que se suele emplear en la gran mayoría de los estudios de materiales.
Proceso para obtener mayor capacidad
En concreto, la contribución del CIC energiGUNE en este proyecto consiste en el estudio del mecanismo de reacción del material seleccionado. «Gracias a nuestro software Faults y nuestro análisis se ha podido observar y entender este mecanismo por primera vez. Se trata de un nuevo mecanismo que implica una auto-ordenación de la estructura durante el proceso de carga de la batería, y que además es reversible, ya que al descargar se vuelve a la estructura desordenada de origen», comenta Montse Casas-Cabanas, investigadora de CIC energiGUNE.
Como consecuencia de este proceso, la capacidad del material se extiende, con lo que aumenta la capacidad de energía almacenada, y se facilita la reversibilidad de la reacción, lo que reduce la degradación de la unidad. «Esta capacidad de auto-organizarse representa una nueva estrategia para el diseño de nuevos materiales de electrodos que permitirán aumentar la energía almacenada en las baterías de litio o sodio», ha añadido la investigadora del CIC energiGUNE.