Baterías de estado sólido: se desarrolla una potente alternativa a las baterías de iones de litio
Revolución a través de ánodos de metal alcalino líquido
Investigadores del Instituto Federal de Investigación y Ensayo de Materiales (BAM) han desarrollado un método innovador para fabricar baterías de estado sólido más potentes y aptas para el uso cotidiano. Su objetivo: baterías que se carguen más rápido, duren más y sean más sostenibles que las convencionales de iones de litio. Un nuevo electrolito sólido podría allanar el camino a una tecnología de baterías pionera.
Todo es cuestión de la mezcla adecuada. El equipo de BAM está desarrollando electrolitos sólidos especiales basados en superconductores iónicos de sodio (NASICON).
BAM
Las baterías de iones de litio convencionales han llegado al límite de su rendimiento: sus ánodos, que suelen ser de grafito, sólo pueden almacenar una cantidad limitada de iones. Los ánodos de litio puro o de sodio, más sostenibles y baratos, ofrecen una alternativa: podrían aumentar la densidad energética hasta un 40%. Sin embargo, para funcionar con seguridad, necesitan un electrolito sólido en lugar de líquido. El principal problema es que pueden producirse pérdidas por contacto y vacíos en la interfaz entre el ánodo sólido y el electrolito sólido, lo que inutilizaría la batería. Una posible solución es un ánodo parcialmente líquido.
Revolución a través de los ánodos de metales alcalinos líquidos
"En un estudio pudimos demostrar que un ánodo de metal alcalino líquido es cien veces más potente que los ánodos de grafito convencionales", explica Gustav Graeber, experto en materiales para baterías de la Universidad Humboldt de Berlín e investigador invitado del BAM. "Sin embargo, actualmente esta tecnología sólo puede utilizarse a 250 grados centígrados. Nuestro objetivo es trasladar sus ventajas a temperatura ambiente". Para lograrlo, el equipo de investigación está experimentando con aditivos de potasio que reducen el punto de fusión del ánodo. El reto aquí es que muchos electrolitos sólidos comunes no son lo bastante estables cuando se exponen al potasio.
Un nuevo electrolito sólido como tecnología clave
La solución podría estar en un electrolito sólido especial basado en superconductores iónicos de sodio (NASICON). Estos materiales ofrecen una elevada conductividad iónica a temperatura ambiente y son químicamente estables frente al potasio, especialmente cuando están dopados con hafnio. Sin embargo, el hafnio es raro y caro. En el proyecto NASICON, Graeber y su equipo interdisciplinar de expertos del BAM buscan aditivos alternativos que sean igual de eficaces, pero más sostenibles y fáciles de conseguir. Los candidatos más prometedores se están probando directamente en baterías de sodio. "Nuestro proyecto de investigación es un paso decisivo hacia baterías de alto rendimiento más sostenibles, baratas y eficientes", afirma Graeber. "Las baterías de sodio de estado sólido podrían reducir drásticamente los tiempos de carga y mejorar notablemente el rendimiento de los sistemas móviles y fijos de almacenamiento de energía: una contribución importante a la descarbonización."
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