La Universidad de Harvard desarrolla unas baterías de electrolito sólido con 10.000 ciclos de vida útil
La Universidad de Harvard ha anunciado que un equipo liderado por Xin Li, profesor asociado de ciencia de materiales de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson, ha diseñado una batería litio-metal de electrolito sólido capaz de cargarse y descargarse como mínimo 10.000 veces con una alta densidad de corriente.
«Una batería de litio-metal se considera el santo grial de la química de las baterías debido a su alta capacidad y densidad energética. Pero la estabilidad de estas baterías siempre ha sido pobre. Nuestra investigación muestra que las baterías de electrolito sólido podrían ser fundamentalmente diferentes a las baterías comerciales de iones de litio con electrolito líquido. Al estudiar su termodinámica fundamental, podemos desbloquear un rendimiento superior y aprovechar sus abundantes virtudes».
Sobre el papel, estas baterías ofrecerían una vida útil superior a todo lo visto hasta el momento en la industria del coche eléctrico; de hecho, superarían en durabilidad al propio automóvil. Además, la tecnología desarrollada por el equipo del profesor Xin Li debería permitir que los vehículos puedan cargarse por completo en 10-20 minutos.
El mayor problema al que siempre se han enfrentado las baterías de litio-metal es la inestabilidad de su química: cuando el ánodo está hecho de metal de litio, se forman dendritas en la superficie, las cuales terminan perforando la barrera de separación entre el ánodo y el cátodo, lo que lleva a un cortocircuito o incluso a incendios.
La solución aportada por los investigadores de Harvard es una batería multicapa que emplea materiales con diferentes estabilidades entre el ánodo y el cátodo, lo que si bien no evita la formación de dendritas, sí que permite contenerlas de forma controlada. Mientras que el primer electrolito es más estable con el litio pero propenso a la penetración de la dendrita, el segundo es menos estable pero inmune a las dendritas, las cuales se detienen al llegar a dicha capa, lo que evita el cortocircuito.
La química de la batería le permite rellenar los agujeros creados por las dendritas, por lo que los daños se reparan automáticamente. «Este diseño muestra que las baterías litio-metal de electrolito sólido podrían ser competitivas. Y la flexibilidad y versatilidad de nuestro diseño multicapa lo hacen potencialmente compatible con los procedimientos de producción en masa de la industria. No será fácil escalarlo al plano comercial y todavía existen algunos desafíos, pero creemos que se superarán».
Fuente | The Harvard Gazette
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