Nuevo material para electrolito sólido descubierto por la Universidad de Cordoba

Investigadores del laboratorio de química inorgánica de la universidad de Cordoba, en colaboración con la Complutense de Madrid, han presentado una publicación en la que proponen el uso de un fosfato de sodio y litio como electrolito sólido inorgánico.

Las baterías de electrolito sólido suponen una mejora en cuanto a seguridad y estabilidad, pero sobre todo permitirán lograr mayores densidades energéticas y consecuentemente una bajada de precios. De ahí la importancia de encontrar un buen material que sirva como electrolito sólido para baterías.

Los fosfatos de litio no se ha utilizado anteriormente en las baterías de ion de litio a pesar ser realmente prometedores como conductores de iónes de litio y que cumplen a la perfección los dos requisitos más importante de un electrolito; ser permeables a los iones de litio pero impermeables a los electrones, de modo que contribuyen al funcionamiento normal de una celda. Al realizar este cometido en estado sólido serían ideales para una de las más prometedores tecnologías para baterías de alta capacidad, el electrolito sólido.

Los fosfatos de litio muestran otras ventajas añadidas; que son ligeros y que son potencialmente estables frente a electrodos de litio o que contienen litio. Sin embargo su conductividad iónica es generalmente baja, muy inferior a la de los conductores superiónicos (en el orden de 10⁻² S/cm) y no cumplen con la densidad de corriente requerida. Tras el nuevo descubrimiento hay esperanzas de que modificaciones químicas del fosfato de litio puedan resultar en conductores iónicos muy interesantes.

«Mientras que ha habido un gran número de informes relacionados con el estudio de Li₃PO₄ polimorfos, el Li₂NaPO₄ ha sido considerado mucho menos detalladamente«, se explica en el articulo de María Lopez, Gregorio Ortiz, Elena Arroyo-de Dompablo y José Tirado. «El fosfato de dilitio sodio (llamado nalipoite) es una nueva especie mineral de Mont Saint-Hilaire, en Québec. Su estructura fue resuelta por T. S. Ercit en 1991.» Probablemente este sea el primer estudio de su conductividad que se publica, y la sorpresa ha sido muy positiva.

El Li₂NaPO₄ muestra valores de conductividad iónica de 6.5 × 10⁻⁶ S/cm a temperatura ambiente y mejora en un orden de magnitud a 70ºC, llegando a los 1,5 × 10⁻⁵ S/cm. El valor de la conductividad es mayor que las diferentes fases de Li₃PO₄ , en el orden de 10⁻⁸ S/cm, lo que hace del Li₂NaPO₄ un candidato atractivo como electrolito sólido de futuras celdas de baterías. Para comparar, el valor de reportado por el grupo español está en el orden del obtenido por la universidad de OAK que vimos hace casi un año.

Los resultados han sido publicados en la revista de ACS Inorganic Chemistry y a vista de los resultados se espera poder mejorar la conductividad de esta familia de fosfatos. Por el momento se está estudiando, mediante cálculos teóricos, la estabilidad termodinámica de variaciones en la composición de esta familia, con vistas a encontrar mejoras en la conductividad iónica de este material.

Fuente | ACS