Si bien los incendios que se producen en las baterías de los coches eléctricos son poco frecuentes, la realidad es que, independientemente de la atención que les prestan algunos medios, son uno de los temas relacionados con la seguridad que más preocupan. Muchas son las investigaciones que tratan de evitar que el cortocircuito provocado en una de las celdas desencadene una fuga térmica que afecte a las celdas contiguas y genere un incendio. Un equipo de la Universidad de Singapur ha desarrollado un escudo adicional que se sitúa en el separador entre el ánodo y el cátodo que evita que las dendritas crezcan y se cortocircuite la celda.
Las dendritas son pequeñas estructuras rígidas en forma de árbol que crecen en el interior de una batería de litio como proyecciones en forma de aguja. Estas formaciones pueden llegar a perforar el separador que evita que los electrodos (cátodo y ánodo) se toquen. Además, también aumentan las reacciones no deseadas entre el electrolito, en el que están sumergidos estos electrodos y por el que viajan los iones, y el litio, acelerando los fallos de la batería.
Se generan durante los ciclos de carga y descarga de la batería provocadas por la aglomeración de átomos de litio y se extienden como un tumor acumulándose y provocando el eventual crecimiento de los electrodos. En los casos más graves, las dendritas pueden llegar a cruzar el separador uniendo el cátodo y el ánodo y provocando un cortocircuito que podría incendiar la batería.
Los casos de incendios de baterías son muy escasos en comparación con los incendios en los vehículos de combustión y suelen producirse con más probabilidad cuando están en proceso de recarga. Cuando se incendia la batería de un vehículo eléctrico este comienza habitualmente por una o varias celdas. Las reacciones químicas que se producen liberan una gran cantidad de energía que puede provocar que las celdas adyacentes también se incendien. Este efecto, denominado fuga térmica, es un problema de seguridad clave y puede derivar en una reacción en cadena que puede durar horas. Afortunadamente esta circunstancia suele permitir a los ocupantes del coche salir de él.
Formación de dendritas en las celdas de las baterías.
Para limitar estos riesgos, los investigadores de la Universidad de Singapur han desarrollado una capa específica, una especie de escudo adicional que se sitúa en el separador, que evita que la aguja llegue al cátodo. En lugar de prevenir la formación de dendritas, decidieron utilizar sus propiedades intrínsecas recubriendo el separador de los electrodos con una capa adicional de material conductor que permite que las dendritas puedan conectarse. Una vez que ocurra esto, ya no podrán seguir creciendo, impidiendo que lleguen al otro electrodo.
El equipo de la Universidad de Singapur pudo probar su sistema en más de 50 celdas de baterías con diferentes materiales en su composición. El resultado de sus pruebas es muy esperanzador, puesto que en ninguna de ellas se produjeron cortocircuitos, incluso durante las fases de recarga realizadas más allá de su ciclo de vida.
Según los investigadores, el material de este escudo se emplea habitualmente industria de modo que esta tecnología podría integrarse fácilmente en el actual proceso de fabricación de separadores. Por otro lado, el coste adicional que generaría en el proceso de fabricación se calcula alrededor de un 5 %. Pendiente todavía de la patente, esta tecnología ya ha despertado el interés de varias empresas del sector y será comercializada por NTuitive, una spin-up de la Universidad de Singapur.
