Investigadores de la Universidad Florida State, en colaboración con el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, han logrado un avance significativo en el desarrollo de baterías de estado sólido.
El equipo, dirigido por Bin Ouyang, profesor asociado del Departamento de Química y Bioquímica, ideó una nueva estrategia para construir baterías de estado sólido que reduce la dependencia de elementos químicos específicos que son costosos y pueden tener problemas en la cadena de suministro.
Su investigación, que se publicó en la revista Science, abre nuevas posibilidades para crear baterías de estado sólido más eficientes que dependan menos de elementos individuales. El equipo demostró que una mezcla de varias moléculas de estado sólido podría dar como resultado una batería más conductiva que dependiera menos de una gran cantidad de un elemento concreto.
Baterías de estado sólido con materiales menos específicos
Las baterías de estado sólido se diferencian de las baterías de iones de litio tradicionales en que utilizan electrodos y un electrolito sólido en lugar de electrolitos líquidos o de gel polimérico.
Esto permite una mayor densidad de energía, reduce el riesgo de incendio y aumenta potencialmente el kilometraje de los vehículos eléctricos.
Sin embargo, muchas de las baterías construidas hasta ahora se basan en metales críticos que no están disponibles en grandes cantidades, algunos de los cuales ni siquiera se encuentran en los Estados Unidos.
Para abordar este problema, el equipo de investigación diseñó materiales que no estaban ligados a un elemento específico, como una mezcla de titanio, circonio, estaño y hafnio en lugar de depender del germanio, que rara vez aparece naturalmente en altas concentraciones.
Descubrieron que al ensamblar diferentes elementos de una manera que permitiera el transporte rápido de átomos o energía, podían crear un material altamente conductor que no dependía de un único elemento.
Aliviar la presión sobre la cadena de metales críticos
Este avance en la tecnología de baterías de estado sólido tiene importantes implicaciones para el futuro de los vehículos eléctricos y otros dispositivos que funcionan con baterías. Y es que, a medida que más países planean reemplazar todos los vehículos con vehículos eléctricos para 2050, se ejerce una enorme presión sobre la cadena de suministro de metales críticos.
Al reducir la dependencia de estos metales, el desarrollo de baterías de estado sólido más eficientes se vuelve más factible. Este ha sido un enfoque adoptado por múltiples estamentos porque las baterías que contienen líquidos son más propensas al sobrecalentamiento, al fuego y a la pérdida de carga.
En la actualidad, las baterías de estado sólido más pequeñas ya alimentan dispositivos como relojes inteligentes y marcapasos. Sin embargo, los fabricantes creen que los avances en esta área podrían significar que las baterías de estado sólido podrían impulsar vehículos o aviones eléctricos antes de lo esperado (quizá a mediados o finales de esta década).
Este avance en la tecnología de baterías de estado sólido es un paso significativo en el desarrollo de baterías más eficientes, fiables y sostenibles, afirman los investigadores de la Florida State University.
A medida que continúa la investigación en esta área, podemos esperar ver aún más avances que revolucionarán la forma en que alimentamos nuestros dispositivos y vehículos.
Fuente | Florida State University
