Logran con batería de iones de litio de estado sólido el doble de energía a igual peso

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Un nuevo método para estabilizar las superficies de contacto en el interior de las baterías de iones de litio de estado sólido abre un camino hacia la duplicación de la cantidad de energía almacenada en esas baterías, sin que ello comporte un aumento de peso de la batería ni el incremento de costos inherente a otros diseños.

En la interminable búsqueda por introducir más energía en las baterías sin aumentar su peso ni su volumen, una tecnología especialmente prometedora es la de la batería de estado sólido.

En estas baterías, el electrolito líquido habitual que transporta las cargas de un lado a otro de los electrodos se sustituye por una capa de electrolito sólido.

Estas baterías no solo podrían proporcionar el doble de energía que las convencionales a igual peso y tamaño, sino que también podrían eliminar casi por completo el riesgo de incendio asociado a las actuales baterías de iones de litio.

Pero hay algo que ha frenado la implantación de las baterías de estado sólido:

Las inestabilidades en la frontera entre la capa de electrolito sólido y los dos electrodos de cada lado pueden acortar drásticamente la vida útil de estas baterías.

En algunos diseños experimentales se ha probado a utilizar revestimientos especiales para mejorar la unión entre las superficies, pero esto añade pasos adicionales de revestimiento en el proceso de fabricación y eleva los costos.

Ahora, científicos han ideado un modo de conseguir baterías de estado sólido con las ventajas mencionadas pero sin necesidad de recubrimiento alguno.

Este avance tecnológico es obra de Younggyu Kim, Bilge Yildiz, Iradwikanari Waluyo y Adrian Hunt, el primero y la segunda del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), y la tercera y el cuarto del Laboratorio Nacional de Brookhaven, ambas instituciones en Estados Unidos.

El nuevo método requiere simplemente eliminar el dióxido de carbono presente durante un paso crítico de la fabricación, llamado sinterización, en el que los materiales de la batería se calientan para crear una unión entre las capas del cátodo y del electrolito, que están hechas de compuestos cerámicos.

Aunque la cantidad de dióxido de carbono presente es insignificante en el aire, medida en partes por millón, sus efectos resultan contundentes y perjudiciales.

Al realizar la etapa de sinterización en oxígeno puro se crean uniones que igualan el rendimiento de las mejores superficies recubiertas, sin tener que aplicar ese recubrimiento y por tanto ahorrando el costo de este.

Kim, Yildiz, Waluyo y Hunt exponen los detalles técnicos de su nuevo diseño en la revista académica Advanced Energy Materials, bajo el título “Avoiding CO2 Improves Thermal Stability at the Interface of Li7La3Zr2O12 Electrolyte with Layered Oxide Cathodes”.

Fuente: Advanced Energy Materials