Nuevo cátodo de azufre multiplica por 5 la capacidad de las baterías de litio

Venga, reconocedlo, ya teníais ganas de otra noticia de baterías milagrosas de esas que nos ponen los dientes largos. Pues aquí la tenéis, y es que científicos de Stanford y del SLAC National Accelerator Laboratory han alcanzado un nuevo récord mundial al sintetizar una batería de litio capaz de almacenar 5 veces más energía que las actuales.

El cátodo de azufre siempre ha sido atractivo para los investigadores debido a su gran capacidad teórica de 1.673 mAh/g pero hasta ahora presentaba un rápido decaimiento debido a varios problemas. La clave para superar estos problemas ha sido un inteligente diseño de nanopartículas más o menos esféricas de un tamaño de 800 nm en las que el núcleo está formado de azufre y la corteza de la esfera está formada de oxido de titanio.

Entre el núcleo y la permeable corteza hay un espacio vacío que permite la importante expansión volumétrica del núcleo a medida que los iones de litio reaccionan con el azufre. Con este diseño los investigadores han conseguido una capacidad efectiva inicial de 1.030 mAh/g a 0,5 C y una eficiencia culombica del 98,4% después de 1.000 ciclos manteniendo una capacidad del 70%. La caída de capacidad es de tan solo un 0,033% por ciclo, la mejor jamás conseguida en baterías de litio-azufre. Nada mal teniendo en cuanta que es un primer diseño inicial.

La investigación ha sido liderada por Yi Cui, profesor asociado de Stanford del área de ciencia de materiales e ingeniería y miembro del Instituto de Stanford de Ciencias de Materiales y Energía, una aventura conjunta entre Stanford y SLAC. Según el profesor Yi «basicamente funcionó al primer intento». Afirmó que «el cátodo de azufre almacenó 5 veces más energía por peso que los materiales comercializados actualmente», y por último añadió que «a este nivel incluso sin optimización del diseño la vida del cátodo ya está a la par de las baterías comerciales. Es un gran logro para el futuro de las baterías recargables».

El mismo grupo de investigadores ha trabajado en los últimos 7 años en ánodos de silicona silicio 10 veces más capaces que los habituales de carbono y que también mantienen una gran parte de su capacidad tras más de 1.000 ciclos. Por lo tanto el próximo paso del grupo es combinar ambos resultados con el fin de crear una batería de ánodo de silicio y cátodo de azufre y ver si consiguen producir una batería viable de gran potencia, capacidad y durabilidad.

Parece desde luego un prometedor primer paso en el dichoso proyecto 555, pero lo mínimo que podemos sacar en claro es que la investigación se mueve a toda velocidad, y aunque hay que procurar no lanzar campanas al vuelo, tarden lo que tarden al final en abaratar costes y sacar una de estas tecnologías al mercado, parece claro que no tardaremos demasiados años en ver baterías del tipo que sean moviéndose por encima de los 500 wh/kg. Y en ese momento si que empezará el baile. Paciencia.

Artículos relacionados:
Silicio grafeno, una batería que triplica la densidad de las baterías de litio actuales
800 km con baterías de Magnesio – Aire

Fuente | SLAC