En los últimos años, la competencia para crear tecnologías de baterías más sostenibles y eficientes se ha acelerado debido a la creciente demanda de vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía renovable. La Universidad de Birmingham en el Reino Unido ha llevado a cabo una investigación sobre el mecanismo de la tecnología de molienda de bolas en el proceso de fabricación de materiales para baterías , y los resultados de su investigación pueden ayudar a lograr una fabricación de baterías más eficiente y rentable.

El hallazgo clave de este estudio innovador radica en la capacidad del molino de bolas para generar efectos de alto voltaje en los materiales de las baterías, que alteran ventajosamente las propiedades de los materiales. El molino de bolas implica mezclar y moler materiales con bolas pequeñas para generar presión y calor inducidos por colisión. La investigación ha descubierto que este proceso puede generar rápidamente un efecto de alto voltaje en el material, cambiar su estructura cristalina y mejorar significativamente su rendimiento en baterías de iones de litio.

Los investigadores han descubierto que las colisiones entre bolas y materiales generan importantes efectos de presión a la hora de provocar cambios. También descubrieron que al aplicar calor, algunos de los cambios son reversibles, lo que indica que la presión es una variable clave en el proceso. Los investigadores afirmaron: "Utilizamos molibdato de litio como sistema modelo para estudiar las reacciones redox en las baterías y notamos que se transforma en polimorfos de espinela de alta presión, una estructura cristalina específica que anteriormente solo se fabricaba bajo una presión muy alta. Nos dimos cuenta de que El calentamiento local por sí solo no puede explicar esta transformación. Repetimos experimentos con otros tres materiales de batería para confirmar nuestra hipótesis y obtuvimos resultados similares. Esto nos indica que el calentamiento local no es el único factor que contribuye a estos cambios".

Ciertos polimorfos de espinela de alta presión son conocidos por su rendimiento superior en aplicaciones de baterías y, tradicionalmente, la producción de estos materiales requiere equipos especializados capaces de generar temperaturas y presiones muy altas. Sin embargo, los investigadores han descubierto ahora que el molino de bolas puede producir efectos similares en unos pocos minutos, convirtiendo materiales como el Li2MoO4 en polimorfos de espinela de alta presión. Anteriormente, esta transformación sólo podía lograrse en condiciones de presión y temperatura muy altas.

Para los fabricantes de materiales para baterías, esta investigación básica sobre el proceso de molienda de bolas es muy significativa:

1. Rentabilidad:

La simplicidad y eficiencia del molino de bolas puede reemplazar la necesidad tradicional de equipos costosos y especializados para crear condiciones de alta presión. En un momento en el que el mercado global se está inclinando cada vez más hacia los vehículos eléctricos y la demanda de baterías está aumentando, este ahorro de costes es crucial.

2. Eficiencia energética:

Mientras el mundo se esfuerza por abordar las consecuencias del cambio climático, cada industria está siendo examinada para reducir su huella de carbono. El proceso intensivo de energía involucrado en la síntesis de materiales tradicionales para baterías promueve en gran medida las emisiones generales relacionadas con la producción de baterías. El molino de bolas tiene la capacidad de convertir rápidamente los materiales necesarios y es un proceso más eficiente energéticamente. La menor demanda de energía no solo reduce los costos operativos, sino que también alinea la industria de fabricación de baterías con los objetivos de sostenibilidad global.

3. Opciones de materiales ampliadas:

La capacidad de procesar una gama más amplia de materiales ha abierto un Xintiandi para la tecnología de baterías. La creación de polimorfos de espinela de alta presión y fases desordenadas de sal gema mediante molienda de bolas ha ampliado la variedad de materiales y puede conducir al descubrimiento de materiales de aplicación de baterías más eficientes o rentables. Este es un gran paso adelante en la diversificación de los materiales utilizados en la tecnología de baterías, que también puede aliviar los riesgos de suministro asociados con materiales críticos cuyo alcance actualmente es limitado.

4. Nuevas ideas de I+D:

Estos hallazgos también sugieren abundantes oportunidades para futuras investigaciones. Comprender que el fresado de bolas no solo afecta la estructura cristalina interna, sino que también puede afectar la estructura superficial de los materiales de las baterías mediante la generación de ondas de choque durante las colisiones, abre nuevas vías de investigación. Esto puede acelerar aún más el ritmo de la innovación en la tecnología de baterías y acercar a la industria a soluciones económica y ambientalmente viables.