26.05.2020 - Chalmers University of Technology

Un material similar a la mantequilla podría hacer que las baterías de estado sólido fueran más estables

Una capa intermedia, hecha de un material que se puede extender, ayuda a mejorar la densidad de corriente diez veces, mientras que también aumenta el rendimiento y la seguridad.

Las baterías de estado sólido son de gran interés para la industria de los vehículos eléctricos. Los científicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, y de la Universidad Xi'an Jiaotong, China, presentan ahora una nueva forma de acercar este prometedor concepto a la aplicación a gran escala. Una capa intermedia, hecha de un material untable, "tipo mantequilla", ayuda a mejorar la densidad de corriente diez veces, a la vez que aumenta el rendimiento y la seguridad.

"Esta capa intermedia hace que la celda de la batería sea significativamente más estable, y por lo tanto capaz de soportar una densidad de corriente mucho mayor. Lo que también es importante es que es muy fácil aplicar la masa blanda sobre el ánodo de metal de litio de la batería, como si se extendiera mantequilla sobre un sándwich", dice el investigador Shizhao Xiong del Departamento de Física de Chalmers.

Junto con el profesor Aleksandar Matic de Chalmers y el grupo de investigación del profesor Song en Xi'an, Shizhao Xiong ha estado trabajando durante mucho tiempo en la elaboración de una capa intermedia adecuada para estabilizar la interfaz de las baterías de estado sólido. Los nuevos resultados fueron presentados recientemente en la prestigiosa revista científica Advanced Functional Materials

Las baterías de estado sólido podrían revolucionar el transporte eléctrico. A diferencia de las actuales baterías de iones de litio, las baterías de estado sólido tienen un electrolito sólido y, por lo tanto, no contienen líquidos dañinos para el medio ambiente ni inflamables.

En pocas palabras, una batería de estado sólido se puede comparar con un sándwich seco. Una capa del metal litio actúa como una rebanada de pan, y una sustancia cerámica se coloca encima como un relleno. Esta sustancia dura es el electrolito sólido de la batería, que transporta iones de litio entre los electrodos de la batería. Pero el "emparedado" es tan seco que es difícil mantenerlo unido, y también hay problemas causados por la compatibilidad entre el "pan" y el "relleno". Muchos investigadores de todo el mundo están trabajando para desarrollar resoluciones adecuadas para abordar este problema.

El material con el que los investigadores de Gotemburgo y Xi'an están trabajando ahora es una sustancia blanda, untable, "parecida a la mantequilla", hecha de nanopartículas del electrolito cerámico, LAGP, mezcladas con un líquido iónico. El líquido encapsula las partículas de LAGP y hace que la capa intermedia sea suave y protectora. El material, que tiene una textura similar a la de la mantequilla de la nevera, cumple varias funciones y se puede esparcir fácilmente.

Aunque el potencial de las baterías de estado sólido es muy conocido, todavía no hay una forma establecida de hacerlas suficientemente estables, especialmente a altas densidades de corriente, cuando se extrae mucha energía de una celda de batería muy rápidamente, es decir, en una carga o descarga rápida. Los investigadores de Chalmers ven un gran potencial en el desarrollo de esta nueva capa intermedia.

"Este es un paso importante en el camino para poder fabricar baterías a gran escala, rentables, seguras y respetuosas con el medio ambiente que ofrezcan una gran capacidad y puedan cargarse y descargarse a gran velocidad", dice Aleksandar Matic, profesor del Departamento de Física de Chalmers, que predice que las baterías de estado sólido estarán en el mercado dentro de cinco años.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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