03.02.2020 - University of Wollongong

Electrolito no inflamable para baterías de potasio de alto rendimiento

Baterías de iones de potasio seguras

Científicos australianos han desarrollado un electrolito no inflamable para baterías de potasio y de iones de potasio, para aplicaciones en sistemas de almacenamiento de energía de próxima generación más allá de la tecnología del litio. En la revista Angewandte Chemie, los científicos escriben que el novedoso electrolito basado en un fosfato orgánico hace que las baterías sean más seguras y también permite el funcionamiento a concentraciones reducidas, lo que es una condición necesaria para las aplicaciones a gran escala.

La tecnología de iones de litio sigue dominando las aplicaciones de almacenamiento de energía, pero tiene desventajas intrínsecas, entre las que se encuentran el precio, los problemas ambientales y la inflamabilidad del electrolito. Por lo tanto, en las tecnologías de próxima generación, los científicos están reemplazando el ión litio por iones más abundantes y mucho más baratos, como el ión potasio. Sin embargo, las baterías de potasio y de iones de potasio también se enfrentan a problemas de seguridad, y todavía no se dispone de electrolitos no inflamables para ellas.

La científica de materiales Zaiping Guo, y su equipo de la Universidad de Wollongong, Australia, han encontrado una solución. Los investigadores desarrollaron un electrolito basado en un material retardante de la llama y lo adaptaron para su uso en baterías de potasio. Además de proporcionar la no inflamabilidad, podría funcionar en baterías a concentraciones adecuadas para aplicaciones a gran escala, escriben los científicos.

Este novedoso electrolito contenía trietil fosfato como único componente del disolvente. Esta sustancia se conoce como retardante de la llama. Se ha probado en baterías de iones de litio, pero sólo concentraciones muy altas proporcionaron la estabilidad suficiente para el funcionamiento a largo plazo, demasiado altas para las aplicaciones industriales. La industria de las baterías exige electrolitos diluidos, que son más baratos y aseguran mejores prestaciones. Sin embargo, los autores informaron de que con el uso de los iones de potasio se podrían reducir las concentraciones. Combinaron el disolvente de fosfato con una sal de potasio comúnmente disponible y obtuvieron un electrolito que no se quemaba y que permitía un ciclo estable de las concentraciones de las baterías ensambladas de 0,9 a 2 moles por litro, que son concentraciones adecuadas para escalas mayores; por ejemplo, en aplicaciones de redes inteligentes.

La clave de esa actuación fue la formación de una capa interfásica de electrolitos sólidos uniforme y estable, según los autores. Observaron esta capa, que asegura la operatividad de los electrodos, sólo con el electrolito de fosfato. Los electrolitos convencionales a base de carbonato no pudieron acumular esta capa. Los autores también informaron de una alta estabilidad de los ciclos; mientras que, en las mismas condiciones, el electrolito convencional a base de carbonato se descomponía.

Guo y su equipo han demostrado que la próxima generación de baterías de iones de potasio puede hacerse segura utilizando un novedoso electrolito inorgánico basado en fosfato. Sugieren que los electrolitos basados en retardantes de llama pueden desarrollarse más y podrían utilizarse para el diseño de otros sistemas de baterías no inflamables.

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