HASTA 720 WH/KG

Las baterías de litio podrían triplicar su autonomía con nuevos cátodos de alto voltaje

La densidad de energía de las baterías de iones de litio puede aumentarse hasta triplicar la actual utilizando un nueva celda de batería en la que se ha elevado el voltaje de los cátodos hasta alcanzar los 5,3 V.

Los investigadores de UMD han desarrollado una celda de Li-metal de 5,3V altamente reversible, con 720 Wh por kg y un electrolito de 5.5V.
Los investigadores de UMD han desarrollado una celda de Li-metal de 5,3V altamente reversible, con 720 Wh por kg y un electrolito de 5.5V.

El aumento del voltaje de salida de las celdas de las baterías de litio es una de las direcciones posibles para aumentar de forma considerable su densidad de energía. Un equipo de investigación de la Universidad de Maryland (UMD) ha creado una celda de batería con un voltaje de 5,3 voltios capaz de alcanzar una densidad de energía de 720 Wh/kg, tres veces más que las actuales.

En los últimos años, el aumento de la densidad de energía de las baterías de litio ha sido la principal prioridad de los proyectos de investigación y desarrollo la tecnología de baterías. El objetivo es atender la creciente demanda de dispositivos móviles, que cada vez necesitan mayor cantidad de energía, y de aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos de segunda generación, que demandan baterías de mayor capacidad y más eficientes. La densidad de energía de las baterías de iones de litio se puede mejorar aumentando la capacidad de los electrodos o mejorando el voltaje de las celdas.

Muchos de los proyectos de investigación han dedicado sus esfuerzos a explorar la asociación de diversos materiales en la búsqueda de un esquema cátodo/ánodo más eficiente. Hasta ahora solo se han logrado avances limitados debido a la estrecha ventana de estabilidad electroquímica del electrolito tradicional.

El equipo dirigido por Chunsheng Wang, profesor de los Departamentos de ingeniería química Biomolecular y Bioquímica de la UMD, han desarrollado una celda de batería reversible, con un voltaje de 5,3 V formada por un cátodo de litio, cobalto y magnesio y un ánodo de grafito y litio.

Paralelamente también se creó un electrolito especialmente diseñado, que es estable a 5,5 V para estos dos electrodos. El resultado es una celda una celda de Li-metal de 5,3V, que proporciona una densidad de energía de 720 Wh/kg para 1.000 ciclos de carga-descarga. Esta química de la batería presenta una eficiencia culómbica superior al 99%, lo que significa que puede producir una gran cantidad de energía eléctrica partir de muy poca cantidad de material. Esta celda ofrece una nueva oportunidad para el desarrollo para baterías de litio de alto voltaje y energía. 

Un artículo sobre este trabajo ha sido publicado en la revista Chem, en el que Long Chen su autor y uno de los componentes del equipo de investigación, explica que la clave está en la ventana electroquímica de los electrolitos, especialmente amplía, de 0 a 5,5 V, que se logra gracias a la formación de una capa interfacial robusta en los electrodos.

Conversaciones: