Alexander Mirandona Oleta: "Gaur egungo baterien segurtasun-arazoak saihesteko, elektrolito solidoak dira estrategiarik onena"

2025eko irailaren 24a

Alexander Mirandona Oleta (Ibarrangelu, 1999) izan zen IkerGazte kongresuko irabazleetako bat. "Elektrolito solido hibrido berriak: sare metal-organiko eta likido ionikoen konbinazioa litio eta sodio baterientzat" artikuluarekin lortu zuen saria eta haren lana gehiago ezagutzeko izan gara berarekin. Mirandonak Ingeniaritza Kimikoko gradua du, Material Berrien masterra, eta egun, Zientzia eta Materialen Teknologiako doktoretza egiten ari da.

Zer erabilera dute litio eta sodio bidezko bateriek?

Litio eta sodio ioizko bateriak (LIB eta SIBak) funtsezko teknologiak dira energia elektrokimikoa biltegiratzeko. LIBak oso finkatuta daude, energia-dentsitate handia dutelako, balio-bizitza luzea dutelako eta aplikazio eramangarrietan eta mugikortasun-aplikazioetan errendimendu ona dutelako. Batez ere gailu elektronikoetan, ibilgailu elektrikoetan eta energia berriztagarriak biltegiratzeko sistemetan erabiltzen dira.

Bestalde, SIBak sortzen ari den alternatiba jasangarriagoa eta ekonomikoagoa dira, sodioaren ugaritasunari eta kostu txikiari esker. Dentsitate energetiko txikiagoa duten arren, eskala handiko aplikazio egonkorretarako bereziki oparoak dira, hala nola sare elektrikoetan edo instalazio fotovoltaikoetan biltegiratzeko, non kostua eta iraunkortasuna funtsezko faktoreak diren.

Oro har, LIBek egungo merkatua beren errendimenduagatik menderatzen duten bitartean, SIBak garrantzia hartzen ari dira iraunkortasuna, kostu txikia eta materialen eskuragarritasuna erabakigarriak diren testuinguruetan.

Segurtasun-arazoak dituzte biek...

Bai. Hain zuzen ere, karga-deskarga prozesuen ondorioz anodoan litio edo sodio metalikoa depositatzen da orratz itxurako dendrita izeneko egitura meheak sortuz. Bateriaren segurtasunerako arriskutsuak dira adarkatu egiten direlako eta zirkuitu labur bat dezakete eta bateriak su hartzea eragin. Horretaz gain, bateria horietan erabiltzen den elektrolito mota likidoa da, sukoia eta leherkorra dena.

Arazoa konpontzeko elektrolito solidoen erabilera aztertzen ari zara. Zergatik? Zer material mota da?

Gaur egungo baterien segurtasun-arazoak saihesteko, elektrolito solidoak dira estrategiarik onena. Hainbat elektrolito solido mota daude, osagaien arabera. Nire ikerketan sare metal-organikoak (MOFak, Metal-Organic Framework) osatzen dituzten elektrolito solidoen aldeko apustua egiten da. MOFak ioi metalikoen eta molekula organikoen arteko loturez osatutako egitura porotsuak dira, aplikazioaren arabera propietate espezifikoekin diseina daitezkeenak. Baterien kasuan, MOFek likido ionikoak izan ditzakete egitura porotsuaren barruan, egonkortasun mekanikoko eta eroankortasun ioniko handiko berebiziko konbinazio bat emanez.

Zer erakutsi dute emaitzek?

Gure ikerketan frogatu dugu posible dela elektrolito solido eraginkor bat garatzea likido ioniko bat gehituz MOF motako material baten egitura-kanaletan. IL@MOF izeneko arkitektura berri hori litiozko eta sodiozko baterietan frogatu da, eta funtzionamendu egonkorra eta eraginkorra erakutsi du. Harrigarriena sodiozko baterietan izan duen portaera izan da, elektrolito likido konbentzionalen antzeko gaitasuna lortu baitugu. Emaitza hori aurrerapen esanguratsua da eremuan, IL@MOFen potentziala alternatiba sendo, seguru eta oso funtzional gisa baliozkotzen baitu.

Zeintzuk dira erronka nagusiak?

MOF eta ILetan oinarritutako elektrolito solidoen garapenean aurrerapen nabarmenak egin diren arren, oraindik hainbat erronka tekniko gainditu behar dira haien aplikazio industriala erabat gauzatzeko.

Eroankortasun ioniko handiagoa behar da, eta horretarako materialen optimizazioa funtsezkoa da, bereziki tenperatura baxuetan errendimendu optimoa bermatzeko.

Interfasearen egonkortasuna ere erronka da, elektrolitoen eta elektrodoen arteko interakzioak sakonago aztertu behar baitira, baterien bizi-iraupena eta segurtasuna bermatzeko.

Eskalatzea eta prozesatzea beste erronka garrantzitsu batzuk dira, fabrikazio-prozesuak eraginkorragoak izan behar baitira kostuak optimizatzeko eta industria-mailako aplikazioak errazteko.

Azkenik, egonkortasun kimikoa eta elektrokimikoa sendotu behar dira, materialen tentsio altuekiko eta ziklo luzeekiko egonkortasuna bermatuz erabilera praktiko fidagarri bat lortzeko.

Ikergazten ahozko aurkezpen onenaren saria eskuratu duzu. Zorionak! Zer-nolako esperientzia izan zen?

Esperientzia oso berezia izan zen, nahiz eta hasiera batean ez nuen horrela bizi. Oso urduri jartzen naiz aurkezpenekin, eta nire txanda arratsaldean izanik, egun osoa urduri igaro nuen, nekez jaten eta ondo sentitu gabe. Aurkezpenaren unea iristean, urduritasunak bere eragina izan zuen: izerditan hasi nintzen, buruko mina nuen, eta oholtzan estropezu egin nuen hasieran. Totelka aritu nintzen, eta bukaeran guztiz hustuta sentitu nintzen.

Hori guztia ikusita, gutxien espero nuena saria irabaztea izan zen. Are gehiago, Madrilera nindoan nire arrebaren graduaziora, eta deia jaso nuenean benetan pentsatu nuen ez azaltzearren ohartarazteko deitzen zidatela. Hunkigarria izan zen jakitea nire lanak, urduritasun guztien gainetik, aintzatespena jaso zuela. Esperientzia gogorra izan zen, baina saria jaso izanak benetan goxatu zuen bizipena.

Zeintzuk dira eskuartean dituzun erronkak?

Egonkortasun fisikoari dagokionez, prestaturiko pastilla zurrunak mekanikoki hauskorrak dira, eta horrek aplikazio praktikorako egonkortasuna mugatzen du. Ziklabilitateari dagokionez, lortutako emaitzak hobetzeko beharra dago, bizitza erabilgarria eta errendimendua handitzeko.

Erronka hauei aurre egiteko, matrize polimeriko baten erabilera aztertzen ari naiz, eta horrek egonkortasun mekanikoa nabarmen hobetu du. Nahiz eta eroankortasun ionikoa zertxobait murriztu, ziklabilitatearen hobekuntza esanguratsua izan da eta katodoekin zelda-erdi motako gelaxkak neurtzea lortu dut.

Aurrera begira, beste MOF eta likido ionikoen konbinazio batzuk aztertzea funtsezkoa izango da, sistemaren optimizazioa eta moldagarritasuna hobeto ulertzeko. Izan ere, aldagai ugari daude, eta horrek ikertzeke eta frogatzeke dauden gauza askoz gehiago dakartza.

Jakintza-arloak