Un equipo de la Universidad de Stanford desarrolla una batería de litio-metal con el doble de densidad energética y más ligera

La carrera por encontrar la receta para lograr unas baterías más capaces no se detiene, y el mejor ejemplo con los trabajos de marcas como Tesla, BYD, pero también los que llegan desde los principales laboratorios que preparan la siguiente generación. En este caso la protagonista es la tecnología de litio-metal, que promete llevar la tecnología de baterías más allá de sus actuales límites teóricos gracias a un sistema de litio-metal.

Ahora conocemos los avances logrados por un equipo de la Universidad de Stanford, que han publicado los resultados de sus últimos trabajos con la batería de litio-metal, y que nos muestran una importante evolución que la acercan a su aplicación comercial.

La mayoría de las baterías utilizadas a pequeña y gran escala, utilizan diseños donde la disolución de las sales de litio con disolventes orgánicos, que supone asumir un cierto grado de volatilidad e inflamabilidad durante las reacciones químicas de la batería. Algo que desde el equipo de la universidad han logrado solucionar mediante una solución que además promete el poder desarrollar baterías con más densidad energética y menor tamaño y peso.

Según sus desarrolladores, una batería de litio-metal puede contener aproximadamente el doble de electricidad por kilo que una batería de iones de litio convencional actual. Estas lo logran al reemplazar el ánodo de grafito con metal de litio, que puede almacenar significativamente más energía. Factores que las convierten en una solución con enorme potencial para ser usado en sectores como los coches eléctricos donde el peso es un factor muy importante.

El principal problema de esta tecnología era su corta vida útil por culpa de la rápida formación de dendritas por culpa de la reacción de ánodo con el electrolito líquido. Algo que provocaba que después de apenas 36 ciclos el nivel de degradación fuese muy elevado.

Para solucionarlo, el equipo de Stanford ha desarrollado una química orgánica para diseñar electrolitos estables capaces de soportar la reacción del ánodo. Algo que en las pruebas realizadas en el laboratorio ha permitido llevar una celda hasta los 420 ciclos reteniendo el 90% de su capacidad inicial. Sin duda un importante avance que pone en el buen camino a esta prometedora tecnología.

Para lograrlo, el equipo añadió átomos de flúor a la molécula del electrolito para lograr una mayor estabilidad. Un flúor que es un componente usado habitualmente en los electrolitos de las baterías de litio, y del que han usado su capacidad para atraer los electrones y de esa forma crear una nueva molécula que permite al ánodo de litio-metal funcionar correctamente en el electrolito.

Uno de los aspectos que muestran lo cerca que está esta tecnología de poder llegar a una fase comercial es lo relacionado con la eficiencia coulombiana. Normalmente para que batería pueda ser comercialmente viable debe alcanzar una eficiencia del 99.9%. En el caso del desarrollo de este equipo la cifra está en el 99.52% en las medias celdas, y el 99.98% de las celdas completas. 

Completa el conjunto un aspecto económico que indican permitirá producir esta batería con materiales existentes y abundantes, y usando las actuales líneas de producción, lo que indican supone que se podrá crear una batería con una elevada densidad energética, bajo peso, y además económicas. La santa trinidad de las baterías a la que le faltaría solo mejorar la parte de la duración para convertirse en una alternativa capaz de revolucionar mercados como el del transporte.

Relacionadas

• Ánodo de germanio. Gran capacidad, recargas rápidas y excelente estabilidad
• Luz verde para la construcción de la batería de aire líquido más grande del mundo
• Las nuevas celdas NCM 811 de CATL ya rozan los 280 Wh/kg: superarán los 300 Wh/kg a finales de año
  
• ¿Qué degradación sufren las baterías de los coches eléctricos durante su primer año de vida?