Científicos estadounidenses han creado un nuevo diseño de batería de litio de estado sólido que debería evitar la formación de dendritas que crecen en el electrolito. Su batería multicapa podría recargar los vehículos eléctricos en 10 o 20 minutos.
Los investigadores de la universidad de Harvard afirman haber desarrollado una batería de litio-metal en estado sólido con mayor estabilidad y capacidad para evitar la penetración de dendritas de litio (Li).
“Nuestra investigación demuestra que la batería de estado sólido podría ser fundamentalmente diferente a la batería comercial de iones de litio de electrolito líquido“, dijo el investigador Xin Li. “Estudiando su termodinámica fundamental, podemos desbloquear un rendimiento superior y aprovechar sus abundantes oportunidades”.
La batería puede cargarse y descargarse al menos 10.000 veces con una alta densidad de corriente, dijeron los científicos. Su diseño multicapa se describe como una estructura en la que un electrolito menos estable se intercala entre electrolitos sólidos más estables que son capaces de impedir cualquier crecimiento de dendritas de litio. Esta arquitectura se combinó con un material catódico comercial de alta densidad energética.
Figura 1. Un esquema de la batería de litio-metal.
“Piensa en la batería como en un sándwich tipo BLT“, explicó el grupo de Harvard. “Primero viene el pan -el ánodo de metal de litio-, seguido de la lechuga -una capa de grafito-. A continuación, una capa de tomate -el primer electrolito- y una capa de bacon -el segundo electrolito-. Para terminar, otra capa de tomates y el último trozo de pan: el cátodo”.
El primer electrolito, que los académicos designaron con el nombre químico Li5.5PS4.5Cl1.5, o LPSCI, es más estable con el litio pero está sujeto a la penetración de dendritas. En cambio, el segundo, denominado Li10Ge1P2S12, o LGPS, es más inmune a las dendritas a pesar de ser menos estable con el litio. Con esta configuración, las dendritas pueden atravesar el grafito y el primer electrolito, pero se detienen justo antes del segundo.
“El rendimiento cíclico del ánodo metálico de litio emparejado con un cátodo de LiNi0,8Mn0,1Co0,1O2 es muy estable, con una retención de capacidad del 82% tras 10.000 ciclos a una tasa de 20C y una retención de capacidad del 81,3% tras 2.000 ciclos a una tasa de 1,5C”, destacaron los académicos.
“Nuestro diseño también permite una potencia específica de 110,6 kilovatios por kilogramo y una energía específica de hasta 631,1 vatios hora por kilogramo a nivel de material catódico de tamaño micrométrico”.
La batería, según los académicos, también tiene propiedades de autocuración, ya que debería ser capaz de rellenar los agujeros creados por las dendritas. Sus creadores afirman que tiene el potencial de recargar vehículos eléctricos en 10 o 20 minutos.
El diseño del dispositivo se describe en el artículo “A dynamic stability design strategy for lithium metal solid-state batteries“, publicado en nature.
Noticia tomada de: PV Magazine / Traducción libre del inglés por WorldEnergyTrade.com
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