Batería ultradelgada con 10 veces más densidad energética y de bajo coste
Esta batería con electrolito sólido quiere revolucionar el sector no solo por su elevada densidad energética, sino también por sus elevadas cotas de seguridad, y su sencillo y económico proceso de producción.
Un equipo de investigadores coreanos ha desarrollado una innovadora tecnología para baterías con electrolito sólido, consideradas la próxima generación de baterías por su mayor seguridad y mayor densidad energética.
El Instituto de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (ETRI) logró desarrollar una membrana separadora basada en un material aglutinante que se fibrila fácilmente al ser sometido a cizallamiento mecánico mediante un proceso de mezcla con polvo de electrolito sólido, sin necesidad de utilizar solventes. Esta membrana de electrolito sólido es fácil, barata y rápida de fabricar, además de ser extremadamente delgada y resistente.
En la investigación de baterías secundarias de electrolito sólido, generalmente se utiliza un espesor de entre varios cientos de micrómetros (µm) y 1 milímetro (mm) para aumentar la durabilidad de la membrana, debido a la dureza del electrolito sólido en el proceso de fabricación. Sin embargo, esto conlleva la desventaja de ser demasiado grueso en comparación con las membranas separadoras de polímero convencionales, lo que reduce significativamente la densidad energética.
El equipo de investigación aplicó un material aglutinante con comportamiento de fibrilación ante el cizallamiento mecánico y logró fabricar una membrana de electrolito sólido ultrafina de 18 µm de espesor, similar a las membranas separadoras utilizadas en baterías de iones de litio comerciales, mediante un proceso en seco.
Baterías más eficientes y seguras
Gracias a esta innovación, los investigadores lograron reducir significativamente el volumen de la celda, creando una batería de electrolito sólido con alta densidad energética y alto rendimiento. La densidad energética de esta nueva batería puede ser hasta 10 veces mayor en comparación con una membrana de electrolito sólido de 1 mm de espesor.
Este avance permitirá el desarrollo de baterías con electrolito sólido con mayor densidad energética al mejorar la tasa de transferencia de iones durante la carga y descarga, además de reducir drásticamente el volumen y el peso de la celda.
El estudio también identificó la correlación entre el peso molecular del material aglutinante y su capacidad de entrelazado, proporcionando un estándar de proceso para el desarrollo de membranas de electrolito sólido ultrafinas. Esto permite producir membranas rentables con la cantidad exacta de aglutinante en el proceso de fabricación.
Las baterías secundarias de electrolito sólido han ganado atención como la próxima gran revolución de las baterías, principalmente gracias a su mayor estabilidad térmica, ya que sustituyen los electrolitos líquidos por materiales sólidos. En este tipo de baterías, la membrana de electrolito sólido es clave, ya que permite la transferencia de iones mientras evita el contacto directo entre el ánodo y el cátodo.
Los investigadores de ETRI lograron fabricar membranas ultrafinas de electrolito sólido optimizando el proceso de cizallamiento mecánico, maximizando la capacidad de entrelazado del aglutinante fibroso. Además, consiguieron inducir hasta un 98 % de fibrilación del aglutinante polimérico, formando una estructura de entrelazado robusta.
Este avance marca un gran paso hacia la comercialización de baterías de electrolito sólido con mayor densidad energética y menor coste. Los investigadores ahora planean centrarse en mejorar aún más la conductividad iónica y lograr un control estable de la interfaz con el electrodo, además de evaluar el rendimiento de una celda tipo bolsa con esta innovadora membrana.
