El material recién descubierto conduce rápidamente los iones de litio y está fabricado con elementos no tóxicos y abundantes en la Tierra, lo que podría mejorar la seguridad y la eficiencia de las baterías de iones de litio.
Investigadores de la Universidad de Liverpool han descubierto un material electrolítico sólido que conduce rápidamente iones de litio.
El descubrimiento del nuevo conductor de iones de litio abre una nueva vía para las baterías sostenibles.
El nuevo material tiene una conductividad de iones de litio lo suficientemente alta como para sustituir a los electrolitos líquidos de la tecnología actual de baterías de iones de litio, mejorando la seguridad y la capacidad energética.
Estos electrolitos de litio son componentes esenciales de las baterías recargables que alimentan los vehículos eléctricos y muchos dispositivos electrónicos.
El equipo de investigadores ha sintetizado el material en el laboratorio, ha determinado su estructura y lo ha demostrado en una célula de batería.
El nuevo material es uno de los poquísimos materiales sólidos que alcanzan una conductividad de iones de litio lo bastante alta como para sustituir a los electrolitos líquidos, y funciona de una forma nueva gracias a su estructura.
Su descubrimiento se logró mediante un flujo de trabajo computacional y experimental en colaboración que utilizó IA y cálculos basados en la física para apoyar las decisiones tomadas por expertos en química de la Universidad.
El descubrimiento no sólo allana el camino hacia baterías más seguras y sostenibles, sino que también abre nuevos espacios químicos para nuevas investigaciones y desarrollos en materiales de alto rendimiento que dependen del movimiento rápido de iones en sólidos.
El nuevo material proporciona una plataforma para la optimización de la química con el fin de mejorar aún más las propiedades del propio material e identificar otros materiales basados en los nuevos conocimientos aportados por el estudio.
El profesor Matt Rosseinsky, del Departamento de Química de la Universidad de Liverpool, declaró: «Esta investigación demuestra el diseño y descubrimiento de un material que es a la vez nuevo y funcional. La estructura de este material cambia la concepción previa de lo que es un electrolito de estado sólido de alto rendimiento».
«En concreto, los sólidos con muchos entornos diferentes para los iones móviles pueden funcionar muy bien, y no sólo el reducido número de sólidos en los que hay una gama muy estrecha de entornos iónicos. Esto abre drásticamente el espacio químico disponible para nuevos descubrimientos».
Este avance se ha logrado gracias a la colaboración entre la IA, el análisis computacional y los conocimientos químicos de expertos, lo que ha permitido sintetizar y probar el material en una célula de batería.
«Este trabajo de investigación sobre descubrimientos demuestra que la IA y los ordenadores dirigidos por expertos pueden abordar el complejo problema del descubrimiento de materiales en el mundo real, donde buscamos diferencias significativas en la composición y la estructura cuyo impacto en las propiedades se evalúa en función de la comprensión», añadió.
«Nuestro enfoque de diseño disruptivo ofrece una nueva vía para el descubrimiento de estos y otros materiales de alto rendimiento que dependen del movimiento rápido de los iones en los sólidos».
El estudio realizado fue un esfuerzo combinado entre investigadores del Departamento de Química, la Fábrica de Innovación de Materiales, el Centro de Investigación Leverhulme para el Diseño de Materiales Funcionales, el Instituto Stephenson de Energías Renovables, el Centro Albert Crewe y la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Liverpool. Ha sido financiado por el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), el Leverhulme Trust y la Institución Faraday.
