Ánodo de litio metálico estable para baterías de gran capacidad

La Universidad de Stanford ha propuesto un nuevo proceso para obtener un ánodo de litio metálico estable, que puede ser empleado en baterías de litio-zufre o baterías de litio-aire.

Estas baterías tienen el potencial de poner a los vehículos eléctricos a la par con los de combustión en cuanto a autonomía, pero necesitan de un ánodo de litio metálico estable para aprovechar todo su potencial. Algo que podrían haber conseguido los de California.

Las baterías de litio-azufre y las de litio-aire tienen potencial para alcanzar una densidad energética por encima de 2.500 Wh/kg lo que las hace serios rivales frente a la gasolina. Pero para ello necesitan de un ánodo muy energético, un ánodo de litio metálico. El uso de un ánodo de litio metálico en pilas recargables es una fuerte apuesta por su gran capacidad energética teórica, que alcanza los 3.860 mAh/g, 10 veces mas que los ánodos de grafito que de momento se usan en la mayoría de las pilas actuales.

El problema es que su siendo tan energético el litio metálico es poco estable y no cumple los requisitos de seguridad y duración al descomponerse en el electrolito y formarse dendritas a lo largo de los ciclos de uso. La ultima propuesta para lograr un ánodo de litio metálico estable nos llega desde la Universidad de Stanford. Se trata una vez más del grupo del Profesor Yi Cui, del que ya hemos hablado en numerosas ocasiones, en colaboración con el premio Nobel de física Dr. Steven Chu.

En su último trabajo publicado en la revista Nature Nanotechnology con el título “Interconnected hollow carbon nanospheres for stable lithium metal anodes” el grupo de Stanford a cubierto el litio metálico del ánodo con una fina capa formada por medias nanoesferas de carbono huecas. Esta capa, que ha de ser continua y cubrir todo el metal, ofrece el aislamiento que el litio necesita permitiendo la formación de la internase sólido-electrolito (SEI) necesaria para el funcionamiento adecuando de la pila. Los resultados demuestran que no se forman dendritas y que se mantiene un rendimiento Coulombico del 99% gracias a la flexibilidad de la capa protectora, de tan solo 20 nanómetros, y a una formación de la SEI más homogénea.

Sin embargo el nuevo esquema tiene aun que mejorar. Alcanzar el 99,9% de rendimiento y probar nuevos electrolitos serán los siguientes pasos a tomar por el grupo del Profesor Cui, así como combinar este ánodo de litio metálico con cátodos ricos en litio, como los óxidos metálicos ya existentes, o incluso cátodos de litio azufre, Li2S.

Fuente | Nature