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Participa físico mexicano con investigadores de Europa en crear baterías 2D de litio

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Cada vez hay más interés en estudiar materiales bidimensionales, como el litio, pues se trata de un elemento más liviano, duradero y con mayor almacenamiento de carga eléctrica

Investigador del Instituto de Física de la UNAM (IFUNAM) participa en un proyecto entre México y Europa que se enfoca en desarrollar baterías eléctricas hechas con materiales bidimensionales (2D) y litio (Li), las cuales podrían servir para ampliar el tiempo del funcionamiento de aparatos eléctricos como celulares, tabletas o computadoras.

El proyecto es producto del acuerdo entre el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPCYT) y la Universidad Católica de Lovaina, en Bélgica. Se centra en generar colaboraciones entre físicos teóricos y experimentales en materiales 2D, sintetizar nanomateriales de carbono y estudiar sus posibles aplicaciones en la industria.

En comunicado emitido por el IFUNAM, el investigador Andrés Rafael Botello Méndez explicó que el proyecto inició en 2016 y su trabajo consistió en hacer pruebas mediante simulaciones computacionales.

“Lo interesante es que en San Luis Potosí (IPICYT) ya contaban con un material que ellos llaman ‘esponja’, el cual está hecho de nanotubos, fibras de carbono amorfo y es sumamente poroso. Así que la idea es usar esas propiedades para hacer una batería donde los átomos de litio ocupen los espacios”.

A diferencia de otros materiales, o de una pila convencional que tiene una estructura estable en forma de hexágonos, esta esponja resulta más complicada porque sus capas de carbono se agrupan de manera aleatoria. “Es como si comparáramos un edificio con figuras definidas, en contraste con un conjunto amorfo de ladrillos”.

Botello y sus colegas decidieron modelar computacionalmente la esponja con el fin de predecir cómo se acoplarían los átomos del litio. Esto lo hicieron con una de las especialidades de Botello Méndez, la teoría del funcional de la densidad, misma que usaron para determinar en qué espacios del carbono amorfo podrían acoplarse los átomos de litio.

Tras agregar el litio en su modelo computacional, los investigadores notaron que por cada 12 átomos de carbono se acomodan tres de litio. Esto es muy distinto a lo que ocurre en una batería estable, pues en ellas se acomoda un átomo de litio por cada seis de carbono.

Rafael Botello aclaró que “estas estructuras son buenas para transportar iones entre capa y capa, pero para almacenar litio, eso es más complicado. El problema es que las estructuras son tan amorfas que es muy complicado modelar y proponer qué está pasando en términos físicos, y ya no estoy hablando tanto de las formas, sino de las propiedades”.

Botello Méndez pretende continuar su estudio de pilas con materiales bidimensionales, pues son el futuro para dispositivos electrónicos.

Actualmente, la mayoría de dispositivos móviles como tabletas, cámaras de video, fotográficas o consolas portátiles ya usan baterías de iones de litio, pues se trata de un elemento más liviano, duradero y con mayor almacenamiento de carga eléctrica, a diferencia de las pilas hechas con metal de hidruro o cadmio, las cuales cada vez están más en desuso. (Agencia ID)

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