Híbridos y Eléctricos

UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE TOKIO

Añadiendo sal al cátodo se elimina la inestabilidad de las baterías de metal de litio con electrolito sólido

Una investigación realizada por la Universidad Metropolitana de Tokio ha descubierto que introduciendo en el cátodo un líquido iónico, básicamente sal, se mejora el contacto con el electrolito sólido en las baterías de metal de litio, eliminando su inestabilidad.

bateria metal litio electrolito solico catodo de sal-portada
bateria metal litio electrolito solico catodo de sal-portada

Un equipo de Científicos de la Universidad Metropolitana de Tokio, en Japón, ha tratado de solucionar un problema común que afecta a las baterías de metal de litio. La solución es la introducción en el cátodo de las celdas de un líquido salado que reduce la inestabilidad entre los componentes clave. La batería prototipo resultado de la investigación mejora sensiblemente su estabilidad, lo que abre el camino para el uso de esta química de baterías en vehículos eléctricos, ya que ofrece una mayor vida útil, y un mejor rendimiento en cuanto a capacidad energética, es decir, una autonomía superior con tiempos de carga adecuados.

Las baterías de metal de litio son una de las opciones más interesantes para ser utilizadas como almacenes de energía en aplicaciones de todo tipo, entre ellas, la de los vehículos eléctricos. El metal de litio puro ofrece una densidad de energía increíblemente alta. Al usarlo en lugar del grafito y el cobre en el electrodo de las baterías actuales se podrían generar ganancias de rendimiento muy importantes.

Sin embargo, este tipo de baterías se han visto obstaculizadas por problemas de estabilidad hasta el momento. Para superarlos, los científicos están trabajando cambiando los componentes líquidos por sólidos. En las conocidas como baterías de estado sólido, los iones de litio que transportan la carga de la batería viajan a través de un material de electrolito sólido en lugar de uno líquido. Pero estos también tienen sus defectos, entre los que se encuentra la inestabilidad en la interfaz entre el electrolito sólido y los electrodos de la batería.

Experimentar con materiales alternativos y otros ajustes diferentes de diseño en esta intersección fundamental ha generado algunos avances prometedores últimamente. El equipo de la Universidad Metropolitana de Tokio ha abordado este problema mediante la producción de un electrodo en "estado casi sólido" para su uso en una batería de metal de litio con electrolito estado sólido.

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Dopar el material del cátodo con líquido iónico llena los vacíos estructurales y mejora el contacto con un electrolito sólido en las baterías de metal de litio.

Los investigadores estaban trabajando con un electrolito sólido prometedor llamado LLZO, que interactúa relativamente bien con los ánodos de metal de litio, pero causa una alta resistencia cuando interactúa con los cátodos convencionales. La idea era mejorar el contacto y reducir la resistencia entre el electrolito cerámico sólido y el cátodo, mediante la adición de una dosis de líquido iónico a temperatura ambiente, que, básicamente, es sal en estado líquido.

Al dopar el cátodo de óxido de cobalto y litio con el líquido iónico se rellenaron los pequeños vacíos en la interfaz entre este y el electrolito sólido, lo que redujo significativamente cualquier resistencia y facilitó el transporte de iones, ya que el líquido iónico también es conductor iónico. Además, a diferencia de los electrolitos líquidos que se utilizan en las baterías actuales, el líquido conductor de iones no es volátil y, por lo general, no es inflamable.

Una batería prototipo dotada con este novedoso cátodo en estado casi sólido mostró una alta estabilidad, manteniendo el 80 % de su capacidad durante 100 ciclos de carga y descarga a altas temperaturas (60 °C). El equipo todavía tiene mucho trabajo por hacer para que la tecnología sea una realidad comercial, como por ejemplo ajustar la composición del líquido iónico para evitar la degradación, pero ve el avance como la base para nuevas vías en la búsqueda de baterías de metal de litio de estado sólido.

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