Los nanoingenieros de la universidad de California en San Diego, en colaboración con investigadores de LG Energy Solution, han desarrollado un nuevo tipo de batería que entrelaza dos prometedores subcampos de baterías en una sola. La batería utiliza un electrolito de estado sólido y un ánodo de silicio, lo que la convierte en una batería de estado sólido de silicio.
En teoría, el silicio como ánodo puede proporcionar una capacidad energética 10 veces superior a la de los ánodos de grafito más utilizados en las baterías comerciales de iones de litio actuales.
En la práctica, sin embargo, las baterías de iones de litio con silicio añadido al ánodo para aumentar la densidad energética suelen tener problemas de rendimiento en el mundo real: en concreto, el número de veces que la batería puede cargarse y descargarse manteniendo el rendimiento no es lo suficientemente alto.
Además, el silicio reacciona con los electrolitos líquidos de las baterías. Estos problemas han mantenido los ánodos de silicio fuera de las baterías comerciales de iones de litio, a pesar de su tentadora densidad energética.
Electrolito sólido: la clave del éxito
Para solucionar este problema, los ingenieros de la UC San Diego sustituyeron el electrolito líquido por un electrolito sólido a base de sulfuro.
También eliminaron el carbono y los aglutinantes que acompañaban a los ánodos de silicio, eliminando así por completo las reacciones no deseadas entre el ánodo y el electrolito.
Asimismo, los investigadores utilizaron microsilicio, que está menos procesado y es menos caro que el nano-silicio que se utiliza con más frecuencia.
Durante las pruebas, una célula completa a escala de laboratorio realizó 500 ciclos de carga y descarga con un 80% de retención de la capacidad a temperatura ambiente, lo que representa un progreso emocionante para las comunidades de ánodos de silicio y baterías de estado sólido.
Sus experimentos también demostraron que este electrolito sólido es extremadamente estable en baterías con ánodos totalmente de silicio.
Según los investigadores, la nueva batería es segura, duradera y de gran densidad energética. Es prometedora para una amplia gama de aplicaciones, desde el almacenamiento de energía en red hasta los vehículos eléctricos, ya que los electrolitos sólidos no son inflamables y son más estables.
“El método del silicio en estado sólido supera muchas limitaciones de las baterías convencionales. Nos ofrece interesantes oportunidades para satisfacer la demanda del mercado de mayor energía volumétrica, menores costes y baterías más seguras, especialmente para el almacenamiento de energía en la red”, afirma Darren H. S. Tan, primer autor del artículo de Science. Tan es el director general y cofundador de una nueva empresa, UNIGRID Battery, que ha obtenido la licencia de la tecnología de estas baterías de silicio de estado sólido.
Noticia tomada de: Inceptive Mind / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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