Científicos de la Universidad de Stanford y del Laboratorio Acelerador Nacional SLAC del Departamento de Energía de Estados Unidos en California han desarrollado un recubrimiento para baterías de litio metálico que, según ellos, podría superar los problemas de seguridad y rendimiento que frenan la prometedora tecnología.
Las baterías de litio metálico podrían ofrecer una densidad de energía mucho mejor y un peso mucho menor que la tecnología actual de iones de litio, ya que sustituyen el grafito más pesado por litio metálico como material del ánodo. Sin embargo, los metales de litio no funcionan bien con los electrolitos convencionales, lo que obliga a los científicos a buscar una manera de mejorar la baja eficiencia y mitigar graves problemas de seguridad para permitir que la tecnología se desarrolle.
Mientras que otros enfoques se han basado en la ingeniería del electrolito para que sea compatible con el litio metálico, los investigadores de Stanford eligieron concentrarse en el litio metálico en sí. Desarrollaron un recubrimiento que entrega iones de litio al electrodo de manera uniforme, reduciendo la formación de dendritas y la acumulación de químicos dañinos para el rendimiento en el ánodo.
Recubrimiento procesado por solución
El recubrimiento, descrito en un artículo publicado en la revista Joule, es una solución procesada y aplicada al ánodo de litio metálico. El ánodo se combinó con otros componentes disponibles en el mercado para crear una batería operativa. En el dispositivo, se encontró que el recubrimiento “simultáneamente dificulta la penetración del electrolito, mitiga las reacciones laterales entre el litio y el electrolito, mantiene una baja impedancia interfacial y permite una deposición homogénea del litio”, según el resumen del artículo publicado en Joule.
La batería mantuvo el 85% de su potencia inicial después de 160 ciclos. Aunque esta cifra es muy inferior a la de las baterías de iones de litio convencionales, el grupo de Stanford señaló que las baterías de litio metálico “normales” solo pueden suministrar alrededor de un 30% después de 160 ciclos, es decir, las que no han explotado.
“Nuestro nuevo diseño de recubrimiento hace que las baterías de litio metálico sean estables y prometedoras para un mayor desarrollo”, dijo el estudiante de doctorado de Stanford Zhiao Yu.
El grupo se centrará ahora en refinar el diseño del recubrimiento para aumentar aún más la retención de capacidad y aumentar el número de ciclos en las pruebas de baterías.
“Aunque el uso en vehículos eléctricos puede ser el objetivo final”, dijo Yi Cui, profesor de ciencias de los materiales e ingeniería y de ciencia de los fotones en SLAC, “la comercialización probablemente comenzaría con la electrónica de consumo, para demostrar la seguridad de la batería”.
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