Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de Michigan recurrieron a laboratorios de biología modernos para encontrar formas de mejorar el rendimiento de las baterías de los aviones eléctricos. La tecnología puede ayudarnos a comprender mejor nuestras células, desbloqueando el futuro de los viajes aéreos libres de emisiones.
Los tipos de baterías que hemos desarrollado hasta ahora han hecho que la electrificación del transporte por carretera sea relativamente fácil. Estas baterías pueden proporcionar energía continua durante largos períodos de tiempo, lo que ayuda a los automóviles y camiones a viajar distancias mayores.
Sin embargo, volar presenta un tipo diferente de desafío. Un avión requiere potencia intensa durante el despegue y el aterrizaje, mientras que se requiere potencia continua durante todo el vuelo. Para que la aviación alcance la sostenibilidad mediante el uso de la tecnología de baterías, la batería debe desempeñar esta doble función.
Según Youngmin Ko, investigador postdoctoral del Berkeley Lab, las baterías convencionales no están diseñadas para cumplir esta doble función. Esto se debe en parte a nuestra falta de comprensión de cómo funcionan las complejas reacciones entre el ánodo, el cátodo y el electrolito.
¿Cómo pueden ayudar las ómicas?
Los biólogos llevan siglos intentando comprender el papel de los componentes celulares y sus complejas interacciones. Los investigadores han adoptado un enfoque más amplio en las últimas décadas y han estudiado con otras entidades en lugar de trabajar de forma aislada.
En biología, esto se llama ómica (la suma de los componentes de una célula) y ha ayudado a los investigadores a comprender mejor las funciones del genoma (genómica), las proteínas (proteómica) y los metabolitos (metabolómica).
Investigadores de la Universidad de Berkeley y la Universidad de Michigan han utilizado este método para comprender las reacciones entre los numerosos componentes de una batería eléctrica.
Centraron su atención en las baterías de iones de litio, que se utilizan ampliamente en el mercado hoy en día pero que aún no pueden satisfacer las demandas del transporte de larga distancia.
Mejoras en la batería
Utilizando un enfoque ómico, los investigadores determinaron que la incapacidad de las baterías de litio para proporcionar alta potencia durante un período de tiempo sostenido no era un problema del ánodo. En cambio, el cátodo fue la causa fundamental.
Los investigadores han descubierto que cuando ciertas sales se mezclan con el electrolito, forman una capa protectora alrededor del cátodo, haciéndolo resistente a la corrosión y mejorando su rendimiento.
«Descubrimos que mezclar sales en el electrolito suprimía la reactividad de especies normalmente reactivas, formando un recubrimiento estabilizador y resistente a la corrosión», añadió Ko en un comunicado de prensa.
Para este proyecto, los investigadores se han asociado con la industria. Utilizó sus nuevos conocimientos para diseñar una nueva batería para aviones eléctricos. El equipo descubrió que el nuevo diseño de su batería era cuatro veces mejor que las baterías convencionales en términos de cuántos ciclos podían mantener la relación potencia-energía necesaria para el vuelo.
El equipo ahora está trabajando en la construcción de una batería de 100 kWh de capacidad para realizar un vuelo de prueba de un avión eléctrico de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) en 2025.
«Los sectores del transporte pesado, incluida la aviación, han sido poco explorados en la electrificación», dijo Brett Helms, científico del Berkeley Lab. «Nuestro trabajo redefine lo que es posible, ampliando los límites de la tecnología de baterías para permitir una descarbonización profunda».
Los investigadores seguirán utilizando el enfoque ómico para explorar las interacciones de otros componentes de la batería y mejorar su rendimiento en el futuro.
Los resultados de la investigación fueron publicados en una revista. zoológico.
Sobre el editor
Ameya Paleja Ameya es una escritora científica que vive en Hyderabad, India. Biólogo molecular de corazón, cambió la micropipeta para escribir sobre ciencia durante la pandemia y nunca quiso volver atrás. Le gusta escribir sobre genética, microbios, tecnología y políticas públicas.