Termodinámica de electrolitos: un paso hacia las baterías de litio

Según un informe publicado en la Revista de Minería Chilena, la mejor y más grande reserva de litio se encuentra en Chile. Es más, el Salar de Atacama concentraría 8,3 millones de toneladas de litio metálico, representando el 81% a nivel país y el 22% a nivel mundial.

Hoy el mercado de este mineral es pequeño en comparación al cobre o al oro, sin embargo, la versatilidad en su uso causó que la demanda crezca de forma exponencial en los últimos años. Ya sea como carbonato de litio en el tratamiento de síndromes depresivos o como principal compuesto de baterías para autos eléctricos, el litio es demandado alrededor de todo el mundo.

En esta línea, académicos/as de la Escuela de Ingeniería Química PUCV se encuentran trabajando en la generación de nuevos materiales para una batería de litio, desarrollando investigación aplicada en la línea de termodinámica de electrolitos.

Para estos efectos, el Dr. Jaime Morales, profesor encargado de esta línea de investigación, ha contado con financiamiento de proyectos internos, así como también del Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología (FONDECYT).

Vale la pena mencionar que, en esta línea de trabajo, el académico es apoyado por la Dra. Dreidy Vásquez, quien trabaja en el área de materiales y se dedica a la investigación relacionada con el cátodo y ánodo de la batería.

En relación al estado de la investigación, el profesor responsable indicó: “Cuando nos adjudicamos este proyecto, comenzamos a desarrollar la implementación de nuevos electrolitos para generar una batería de ion litio. Además, gracias al FONDECYT pudimos financiar la construcción de un laboratorio que cuenta con cámaras de vacío, prensas y equipos de análisis”.

Actualmente están trabajando en el desarrollo de baterías tipo botón, porque el costo de producción es más bajo y les permite hacer las pruebas necesarias para estabilizar y validar cada uno de los materiales que las componen.

“El siguiente paso sería diseñar baterías para celulares y, la meta final, es que puedan utilizarse para la autonomía de autos eléctricos, sin embargo, es un desafío más grande que implicaría postular a otro tipo de proyectos y asociarse a una empresa productora de litio”, comentó

Hoy se vende el carbonato de litio a través de SQM y Albemarle, empresas que sólo producen materia prima. Todo el proceso que agrega valor al material se hace en el extranjero. Al respecto, el académico comentó “Sería importante que Chile sea capaz de generar las tecnologías para trabajar el litio, porque pasa lo mismo que en la industria del cobre. Uno de los saltos al desarrollo está relacionado con que la materia prima pase a ser un bien más comercial, para aumentar la rentabilidad”

A nivel de las proyecciones en la investigación, Jaime Morales señaló que este año postularán a un proyecto Fondecyt Regular que les permita validar los materiales en baterías de mayor envergadura. Un paso más cerca de los autos eléctricos, donde las baterías de ion litio jugarán un rol fundamental.

Artículos

Activity coefficients of NaClO 4 in (PEG 4000 + H2O) mixtures at (288.15, 298.15 and 308.15) K; Jaime morales, Felipe Hernadez-Luis, Hector Galleguillos, Raquel Raposo; Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering; evaluación en progreso.

Thermodynamic study of LiClO 4 Activity Coefficients in aqueous solution at T=(288.15,298.15 and 308.18)K; Morales, Jaime; Carlesi, Carlos; Galleguillos, Hector; Hernández-Luis, Felipe; Rodríguez-Raposo, Raquel; Journal of Chemical & Engineering Data; evaluación en progreso.

Synthesis and characterization of nanometric materials of LiFePO4 for its application in rechargeable lithium ion batteries; Morales, Jaime; Vásquez- Sandoval, Dreidy ; Echeverría, Jose; ACS Omega; enviado

Proyectos:

Estudio termodinámico de separación de compuestos inorgánicos con sistemas bifásicos acuosos, DI Iniciación, 2012.

Improvements and New Electrolytes for Lithium Batteries using Ionic Liquids, Fondecyt iniciación, 2013-2016.

Desarrollo de nuevas aplicaciones en la minería del litio, DI DREAMS, 2016

Desarrollo de nuevos materiales para una batería de ion litio, DI REGULAR, 2017