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PhD Sudent
Con esta estrategia hemos sintetizado una red metal-orgánica con la que se pueden obtener ánodos compactos y ligeros que almacenan una gran cantidad de energía.
Así que, ¡ten cuidado grafito, que las baterías de litio-ion puede que hayan encontrado a un mejor jugador para su partido!
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Imagen de una raqueta de tenis donde se ven las cuerdas entrelazadas.
Al igual que las raquetas de tenis están compuestas por cuerdas entrelazadas, también se pueden fabricar redes metal-orgánicas formadas por estructuras interpenetradas. Esto significa que en los huecos de una de las estructuras se sitúa la otra, lo que reduce la cantidad de espacios vacíos.
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Este problema es tan grave que la mayoría de los investigadores que estudian estas redes como ánodos prefiere no mencionarlo🤫. Piensan: “demasiados dolores de cabeza🤯”.
Pero no todo son malas noticias. Afortunadamente durante mi tesis hemos encontrado una solución a este problema👩🔬👩🔬.
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Esto implicaría que la batería final fuera demasiado grande. Para que os hagáis una idea, ¿os imagináis llevar un reloj⌚ muy ligero pero que ocupe todo vuestro brazo por culpa de la batería? ¿O un móvil📱 aún más grande de los que venden actualmente? ¡No nos cabría en ninguna parte!❌👜❌🎒❌
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Pero he de confesar que una de las críticas que reciben las redes metal-orgánicas es bastante preocupante😨. De hecho, estuvimos a punto de rechazar🙅 su currículum por ese motivo. Resulta que estas redes suelen tener demasiados huecos vacíos en su estructura. ¡Menudo desperdicio de espacio!
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En mi tesis hemos conseguido sintetizar redes metal-orgánicas relativamente conductoras usando métodos verdes🌱. Además, hemos observado que, si bien la raqueta de algunas redes se modifica al ser golpeada por el litio-ion, esto no afecta negativamente a su capacidad de seguir jugando.
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Aunque las redes metal-orgánicas parezcan ideales tienen algunos detractores🤬. Estos se quejan de cosas como “su baja conductividad”, “sus métodos de síntesis contaminantes🏭” o “la falta de estabilidad estructural de su raqueta durante el partido”. Pero en mi grupo esto no nos preocupa.
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Posible estructura que se puede fabricar con el WITKA, un juego de construcción magnática compuesta por bolas metálicas e imanes.
Las redes metal-orgánicas son como el “WITKA”, un juego de construcción magnética compuesto por bolas metálicas⚪ (los metales) e imanes🧲 (la parte orgánica). Al igual que en el juego, con estas redes se pueden construir innumerables estructuras, por lo que podemos fabricar cualquier raqueta.
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En conclusión, 📢¡se ha abierto una vacante para cubrir el puesto de ánodo de baterías de litio-ion!📢
De entre todos los currículums que hemos recibido, en mi grupo de investigación nos hemos decantado por las redes metal-orgánicas.
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Imagen mostrando la raqueta hexagonal del grafito compuesta por seis átomos de carbono (C) que usa para jugar con un único litio-ion (Li+).
El grafito usa una raqueta compuesta por 6 átomos de carbono con la cual solo puede jugar con 1 litio-ion. Sí, sí, lo habéis entendido bien, SEIS ÁTOMOS PARA UNA ÚNICA PELOTA ¡Menudo desperdicio de material! En las baterías pequeñas esto se puede camuflar, pero al aumentar el tamaño…
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Pero ahora necesitamos las baterías para retos más ambiciosos: la descarbonización de la energía. Este objetivo requiere baterías cada vez más grandes que almacenen una mayor densidad de energía. Es aquí donde las baterías de litio-ion fallan. Y todo por culpa de la raqueta🎾 del grafito.
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Estas baterías que usan ánodos de grafito se llamaron “baterías de litio-ion” y hoy en día se usan en tablets, vehículos eléctricos, drones... De hecho, probablemente el móvil o portátil con el que estés leyendo este hilo usen baterías de litio-ion.
Ahora sí, todo parece perfecto,…PARECE
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Estructura del grafito.
Para ello, Sony solo le permitió al litio que fuera la pelota🥎 del partido y reemplazó al litio metal por un nuevo jugador llamado grafito. Este tiene una raqueta🎾 muy particular para jugar con el litio-ion, pero esto lo trataremos más adelante.
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El litio metal es un ánodo maravilloso, salvo por un pequeño problema: provoca explosiones en las baterías💥.
Pero no os alarméis❌🚨❌, no hace falta que tiréis todas las baterías a la basura🚯. Sony ya se encargó de solucionar ese problema y ahora las baterías comerciales son bastante seguras.
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Además, el litio es muy pequeño📏 y ligero⚖️. Como consecuencia, las baterías que emplean litio metal como ánodo no tienen rival con respecto a la densidad de energía que pueden almacenar🥇.
En resumen, el litio metal es casi perfecto como ánodo,…..CASI.
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Por ello, el litio puede jugar tanto como jugador🏃 (litio metal) como de pelota🥎 (litio-ion). La enorme cantidad de energía necesaria durante la carga para devolverle el electrón y que vuelva a ser el jugador se almacena en la batería y se libera en la descarga al convertirse en la pelota.
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Se han propuesto muchos candidatos como ánodos, pero sin duda hay uno que sobresale🥇: el litio metal. Este es el metal más generoso🎁. Siempre está encantado de ceder un electrón para convertirse en pelota🥎, y luego…¡no veáis el esfuerzo y energía que hay que invertir para devolvérselo😫😩!
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Primero tenéis que entender el problema.
Muchas baterías funcionan como un partido de tenis: dos electrodos (los jugadores) se van pasando un catión (la pelota) para (des)cargarlas. El jugador que tiene la pelota cuando la batería está cargada se llama “ánodo” y es el protagonista del hilo.
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Casi la mitad de las baterías recargables 🔋 del mundo son de litio-ion. Seguramente tú las usas a diario.
No es por alarmarte, pero…¡¡¡nos están fallando!!!😱
¿Hay solución? Mi tesis doctoral va sobre esto.
Abro #HiloTesis
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