Investigadores de la Universidad Técnica de Múnich han descubierto una clase de materiales electrolíticos que conducen los iones de litio mejor que la media, lo que podría permitir el desarrollo de baterías de estado sólido más potentes en el futuro.
La industria automotriz está invirtiendo cada vez más en el desarrollo de baterías de estado sólido para vehículos eléctricos, y hay varias razones detrás de esto.
En primer lugar, las baterías de estado sólido prometen una mayor densidad de energía, lo que significa que podrán almacenar más energía en un espacio más pequeño. Esto es muy importante para los fabricantes de automóviles, ya que les permitirá diseñar vehículos eléctricos con mayor autonomía sin aumentar el tamaño o peso de la batería.
En segundo lugar, las baterías de estado sólido son más seguras y duraderas que las baterías de iones de litio convencionales. Estás últimas pueden ser propensas a incendios y explosiones, especialmente si se dañan físicamente. Las baterías de estado sólido, en cambio, tienen menos componentes inflamables y pueden soportar mejor los golpes y vibraciones.
En tercer lugar, las baterías de estado sólido tienen un tiempo de carga más corto. Esto se debe a que no necesitan enfriarse antes de cargarse, como ocurre con las baterías de iones de litio. Además, pueden soportar una mayor corriente de carga, lo que significa que se pueden cargar más rápido sin dañar la batería.
Las baterías de estado sólido no están listas
A pesar de todas estas ventajas, las baterías de estado sólido, aquellas que no contienen líquido y cuyo electrolito es una sustancia sólida, todavía se enfrentan a algunos desafíos en cuanto a su desarrollo y producción en masa.
Hasta ahora, el principal problema ha sido que los iones de litio no son capaces de difundirse rápidamente a través de materiales sólidos.
Además, en la actualidad son más caras de fabricar que las baterías de iones de litio convencionales, y aún no están disponibles en el mercado en grandes cantidades. Sin embargo, se espera que en los próximos años se produzcan importantes avances en la tecnología de baterías de estado sólido, y que se conviertan en una opción cada vez más viable y atractiva para la industria automotriz.
Algo que, en principio, no se espera hasta 2028 como pronto. Pero que con hallazgos como los realizados por un grupo de científicos de la Universidad de Múnich puede acelerarse.
El hallazgo de los científicos alemanes
Los investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han descubierto una clase de materiales electrolíticos con una conductividad mejorada, lo que podría permitir el desarrollo de baterías de estado sólido más potentes.
Se trata de un polvo cristalino que contiene fósforo, aluminio y una proporción relativamente alta de litio, y que conduce los iones de litio de manera más efectiva que la mayoría de los materiales.
Los científicos han producido alrededor de una docena de nuevos compuestos relacionados con este material, que contienen silicio o estaño en lugar de aluminio, lo que permite una rápida optimización de las propiedades.
Los estudios en la Fuente de Neutrones de Investigación Heinz Maier-Leibnitz han sido fundamentales en este descubrimiento. El uso de difracción de neutrones permitió visualizar cómo los iones utilizan espacios libres en la red cristalina para su migración, y en la nueva clase de sustancias estos espacios libres están dispuestos de tal manera que los iones son igualmente móviles en todas las direcciones.
La investigación en esta nueva clase de sustancias tiene el potencial de «acelerar el desarrollo de baterías más potentes», según el profesor Thomas Fässler, de la Cátedra de Química Inorgánica de TUM.
El proyecto de investigación, «Potencial de Industrialización de Celdas de Electrolitos de Estado Sólido», ha sido financiado por el Ministerio de Asuntos Económicos, Desarrollo Regional y Energía del Estado de Baviera.
