Nuevo enfoque del diseño de las baterías de estado sólido

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Entre una plétora de diferentes vías que se están investigando en el almacenamiento de energía, las baterías de estado sólido son consideradas por muchos como la tecnología más prometedora para superar los problemas bien documentados en cuanto a costo, rendimiento a largo plazo y seguridad contra incendios.

Y, dentro de las baterías de estado sólido, los investigadores están trabajando en varios materiales y estructuras de dispositivos diferentes, cada uno con su propio conjunto de desafíos y ventajas. Típicamente, estos desafíos radican en lograr suficiente conductividad y estabilidad, así como en el desarrollo de materiales y procesos para la fabricación a gran escala.

Los científicos del Instituto de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones de Corea del Sur (ETRI) colaboraron con un grupo del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST) para presentar un nuevo enfoque del diseño de baterías de estado sólido, basado en lo que ellos llaman electrodos de estado sólido dependientes de la difusión.

La clave de este enfoque fue el descubrimiento de que los iones pueden ser transportados entre las partículas de grafito activas, lo que significa que no se necesita un aditivo para aumentar la conducción de los iones. Esto implica que los electrodos solo necesitan contener el material de almacenamiento activo y un aglutinante, lo que permitiría aumentar la capacidad de almacenamiento y, potencialmente, simplificar la producción debido a la presencia de menos materiales y a la apertura de más opciones para los materiales solventes y aglutinantes.

Científicos de la ETRI llevaron esta teoría a la DGIST, que pudo confirmar su viabilidad mediante el uso de modelos virtuales. La ETRI pudo entonces demostrar la estructura en experimentos reales. El trabajo se describe en el artículo «Diffusion-Dependent Graphite Electrode for All-Solid-State Batteries with Extremely High Energy Density», publicado en ACS Energy Letters.

«Hemos revelado por primera vez que los iones pueden ser difundidos solo con materiales activos. Ya no estamos ligados a la estructura utilizada en las células secundarias de estado sólido existentes», dijo el investigador del ETRI Young-Gi Lee. «Planeamos desarrollar células secundarias incluso con altas densidades de energía, usando esta tecnología. También aseguraremos nuestros derechos sobre la tecnología central y trabajaremos en una versión que pueda ser comercializada».

En el lado de la investigación, la ETRI afirma además que planea investigar si el mismo enfoque puede aportar un mejor rendimiento a los materiales distintos del grafito, y también trabajará en la interfaz de electrodos para exprimir aún más el rendimiento de las baterías, y hacer los electrodos más delgados.

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