Récord mundial de conductores de iones de litio
Nuevo material para pilas de estado sólido
Las baterías de estado sólido se consideran una tecnología importante para el futuro: pueden almacenar más energía y no están hechas de materiales inflamables como las baterías de litio que se utilizan actualmente. Investigadores de la TUM y de TUMint.Energy Research GmbH han dado un paso importante para mejorar las baterías de estado sólido. Han desarrollado un nuevo material hecho de litio, antimonio y escandio que conduce los iones de litio más de un 30% más rápido que cualquier otro material conocido hasta ahora.
El equipo dirigido por el profesor Thomas F. Fässler, de la Cátedra de Química Inorgánica, especializada en nuevos materiales, sustituyó parte del litio del compuesto de antimonio de litio por el metal escandio. De este modo se crean huecos específicos, llamados vacantes, en la red cristalina del material conductor. Estos huecos facilitan y aceleran el movimiento de los iones de litio y han hecho posible el nuevo récord mundial.
Como el valor es tan significativamente superior al de los materiales conocidos, recurrieron a la Cátedra de Electroquímica Técnica que dirige el profesor Hubert Gasteiger en la TUM para confirmar el resultado. El coautor Tobias Kutsch, que llevó a cabo las pruebas adicionales, comentó: "Como el material también conduce la electricidad, esto supuso un reto especial y tuvimos que adaptar nuestros métodos de medición en consecuencia."
Fässler ve un gran potencial para el nuevo material: "Nuestro resultado representa actualmente un avance significativo en la investigación básica. Al incorporar pequeñas cantidades de escandio, hemos descubierto un nuevo principio que podría resultar revolucionario para otras combinaciones de elementos. Aún son necesarias muchas pruebas antes de que pueda utilizarse en una célula de batería. Confiamos en ello porque los materiales que pueden conducir tanto iones como electrones son especialmente adecuados como aditivos en electrodos. Como esto podría dar lugar a aplicaciones prácticas prometedoras, ya hemos solicitado una patente para nuestro desarrollo". Además de la mayor velocidad, el material también ofrece estabilidad térmica y es fácil de producir mediante procesos químicos probados.
Con su trabajo, los investigadores han descubierto incluso una clase de sustancias completamente nueva, como subraya el primer autor, Jingwen Jiang, investigador de TUMint.Energy Research GmbH: "Nuestra combinación consiste en antimonio de litio y también puede transferirse fácilmente al fósforo de litio". Mientras que el anterior récord se basaba en litio-azufre y requería cinco elementos adicionales para su optimización, nosotros sólo necesitamos escandio como componente adicional. Suponemos que nuestro descubrimiento puede tener importancia más allá de este ejemplo para aumentar la conductividad de otras sustancias".
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Publicación original
Jingwen Jiang, Tobias Kutsch, Wilhelm Klein, Manuel Botta, Anatoliy Senyshyn, Robert J. Spranger, Volodymyr Baran, Leo van Wüllen, Hubert A. Gasteiger, Thomas F. Fässler; "Scandium Induced Structural Disorder and Vacancy Engineering in Li3Sb – Superior Ionic Conductivity in Li3−3xScxSb"; Advanced Energy Materials, 2025-4-28
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