La estructura de las perovskitas también beneficia a las baterías

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Las deficiencias conocidas de las actuales baterías de iones de litio han hecho que se considere la posibilidad de utilizar una gran cantidad de nuevos materiales en esos dispositivos. En lo que respecta al ánodo, el objetivo es integrar materiales con una tasa de carga y una densidad de energía mejores que las del grafito comúnmente utilizado y encontrar formas seguras de utilizar el litio sin arriesgar la formación de dendritas.

El titanato de litio ha demostrado ser prometedor y ha tenido cierta aceptación comercial, pero los ánodos fabricados con este material tienden a tener una densidad de energía menor que el grafito y desafíos relacionados con la vida útil del ciclo y la tasa de carga.

Científicos dirigidos por el personal del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han logrado resultados alentadores utilizando un ánodo de titanato de litio y lantano (LLTO) con una estructura cristalina de perovskita. Su trabajo, con colegas de la Universidad de Jilin de China, se describe en el documento “Lithium lanthanum titanate perovskite as an anode for lithium ion batteries”, publicado en Nature Communications.

En los experimentos, el ánodo alcanzó un voltaje de trabajo por debajo de 1 V, una capacidad reversible de 225 miliamperios-hora por gramo y capacidad del 79% después de 3.000 ciclos. “En última instancia, el voltaje de la célula y la capacidad de almacenamiento determinan la densidad de energía de una batería”, afirma Helmut Ehrenberg, jefe del Instituto de Materiales Aplicados – Sistemas de Almacenamiento de Energía, en el KIT. “En el futuro, los ánodos LLTO podrían permitir células de alto rendimiento particularmente seguras y duraderas”.

El grupo señaló que el rendimiento de su ánodo se logró sin una compleja ingeniería a nanoescala. Incluso con partículas más grandes, el ánodo LLTO mostró una mejor densidad de potencia y velocidad de carga que el óxido de titanato de litio, un material más comúnmente investigado.

Los investigadores atribuyeron esto a las propiedades pseudo-capacitativas del LLTO, por las que los iones se intercalan y transfieren su carga a las capas del material activo. “Gracias a las partículas más grandes, el LLTO permite – en principio – métodos más simples y menos costosos de producción de electrodos”, dijo Ehrenberg.

El grupo dijo que su trabajo destaca la importancia de la química de las baterías de litio-titanato y añadió que espera impulsar nuevas investigaciones para la identificación y el desarrollo de otros nuevos materiales para ánodos basados en el titanio con propiedades electroquímicas deseables.