LR: separador a base de madera en una batería de iones de litio versus un separador de plástico típico en una batería de iones de litio. Crédito: Michigan State University/Molly Killingbeck
Para los consumidores preocupados por los riesgos asociados con el uso de baterías de iones de litio, que se usan en todo, desde teléfonos hasta computadoras portátiles y vehículos eléctricos, Michigan State University ha descubierto que un material natural que se encuentra en la madera puede mejorar la seguridad de la batería al tiempo que mejora la vida de la batería.
Chengcheng Fang, profesor asistente en la Facultad de Ingeniería, y Mojgan Nejad, profesor asociado en la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales, colaboró a la lignina de ingeniería, un ingrediente natural de madera que brinda apoyo y rigidez, en un separador de películas delgadas que se pueden usar dentro de las baterías de litio para prevenir los cortes de corto plazo que puede causar un fuego.
“Queríamos construir una batería mejor”, dijo Fang. “Pero también queríamos que fuera seguro, eficiente y sostenible”.
Dentro de una batería, el cátodo cargado positivamente y los electrodos de ánodo cargados negativamente ayudan al flujo de electricidad. Para mantener estos electrodos separados, un separador comercial está hecho típicamente de materiales plásticos de polietileno y polipropileno, que pueden encogerse a temperaturas cercanas a 100 ° C. Sin la protección del separador, los lados del cátodo y el ánodo de la batería tienen el potencial de tocar, causando un cortocircuito accidental y un posible fuego o explosión.
En contraste, los separadores a base de lignina desarrollados se mantuvieron estables y no se hicieron más pequeños en tamaño hasta temperaturas de 300 ° C.
Fang y su equipo probaron diversos grosores de lignina y descubrieron que las películas que miden 25 micrómetros, que son más delgados que una cuarta parte de un cabello humano, fueron los más efectivos para mantener el interior del establo de la batería y evitar que el ánodo y el cátodo se conecten.
El uso de la película de lignina dentro de la batería tenía otro beneficio: la mayor estabilidad dentro de la batería también dio como resultado una vida útil de ciclo mejorada o cuántas veces se puede cargar y usar la batería.
“Nos sorprendió ver que la película de lignina también mejoró la vida del ciclo de la batería”, dijo Fang. “Aumentamos la vida útil del ciclo de la batería en un 60%”.
Una tercera ventaja de esta investigación es amigable con el medio ambiente. El equipo pudo fabricar los separadores de lignina utilizando un método de procesamiento en seco de bajo costo. Esto significaba que el equipo podía producir grandes cantidades de la película de lignina, a pedido, mientras evitaba el uso de solventes dañinos comúnmente utilizados en la fabricación de separadores tradicionales, que pueden ser dañinos para el medio ambiente.
En este caso, los investigadores pudieron usar lignina y otros materiales que proporcionaron una conversión del 100% de materia prima para crear una película sin crear desechos o contaminación.
“La lignina, particularmente el lignosulfonato, es naturalmente abundante y no necesita ningún tratamiento adicional para funcionar en las baterías”, dijo Fang. “Este trabajo demuestra una nueva vía de diseño para mejorar tanto la seguridad como la capacidad de fabricación de los materiales de la batería”.
El investigación se publica en Avanzed Materials, y la tecnología está pendiente de patente a través del Centro de Innovación MSU.
Más información: Huanhuan Jia et al, separadores basados en lignina para baterías de iones de litio a través de un método de fibrilación seca, materiales avanzados (2025). Dos: 10.1002/ADMA.202419694
Proporcionado por la Universidad Estatal de Michigan
Cita: el material a base de madera puede mejorar la seguridad y la vida útil de las baterías de iones de litio (2025, 8 de julio) Recuperado el 8 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07- Wood-Material-Safety-lifespan.html
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