Investigadores desarrollan batería de litio con un 40 % más de densidad de energía

Un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang logró desarrollar una batería de litio sin ánodos. El diseño maximizó la densidad de energía y mejoró la densidad de energía en un 40 %.

 

El equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) dirigido por el profesor Soojin Park y el candidato a doctorado Sungjin Cho (Departamento de Química) en colaboración con el profesor Dong-Hwa Seo y el Dr. Dong Yeon Kim (Escuela de Ingeniería Química y Energética) en El Instituto de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) ha desarrollado baterías de litio sin ánodo con un rendimiento de batería de larga duración con una sola carga.

 

El artículo de estudio del equipo ha sido publicado en Advanced Functional Materials.

 

El número de vehículos eléctricos (EV) recién matriculados en Corea superó las 100.000 unidades solo el año pasado. Noruega es el único otro país que iguala esos números. Los materiales centrales que determinan la vida útil de la batería y la velocidad de carga de los vehículos eléctricos que ahora se ven comúnmente son los materiales del ánodo. La industria nacional de baterías de Corea se ha comprometido a encontrar formas revolucionarias de aumentar la capacidad de la batería mediante la introducción de nuevas tecnologías u otros materiales de ánodo. El equipo preguntó: "¿Qué pasa si nos deshacemos de los materiales del ánodo por completo?"

 

La batería sin ánodo recientemente desarrollada tiene una densidad de energía volumétrica de 977 Wh/L, que es un 40 % más alta que las baterías convencionales (700 Wh/L).

 

Las baterías generalmente cambian la estructura de los materiales del ánodo a medida que los iones de litio fluyen hacia y desde el electrodo durante la carga y descarga repetitivas. Esta es la razón por la cual la capacidad de la batería disminuye con el tiempo. Se pensó que si fuera posible cargar y descargar solo con un colector de corriente de ánodo desnudo sin materiales de ánodo, la densidad de energía, que determina la capacidad de la batería, aumentaría. Sin embargo, este método tenía una debilidad crítica que provocaba un aumento significativo del volumen del ánodo y reducía el ciclo de vida de la batería. Se hinchó porque no había almacenamiento estable de litio en el ánodo.

 

Para superar este problema, el equipo de investigación logró desarrollar una batería sin ánodo en un electrolito líquido a base de carbonato de uso común mediante la adición de un sustrato conductor de iones. El sustrato no solo forma una capa protectora del ánodo, sino que también ayuda a minimizar la expansión masiva del ánodo.

 

El estudio del equipo mostró que la batería mantuvo una alta capacidad de 4,2 mAh cm-2 y una alta densidad de corriente de 2,1 mA cm-2 durante un período prolongado en el electrolito líquido a base de carbonato. También se demostró tanto en teoría como mediante experimentos que los sustratos pueden almacenar litio.

 

Además, lo que llama aún más la atención es que el equipo demostró con éxito las medias celdas de estado sólido mediante el uso de electrolito sólido a base de sulfuro a base de argirodita. Se prevé que esta batería acelerará la comercialización de baterías no explosivas ya que mantiene una alta capacidad durante períodos más prolongados.

 

De vez en cuando, las noticias de investigación son impactantes. ¿Sin ánodo? ¿Es incluso una batería por definición? Bueno, sí, se forma una especie de ánodo en el sustrato.

 

Como este concepto está en su infancia, hay muchas preguntas que necesitarán respuesta. Lo que les viene a la mente a quienes compran baterías de uso es, ¿cuánto litio, el mayor costo en baterías de litio, se usa para la misma capacidad que la tecnología actual?

 

Esa pregunta determina el futuro de esta tecnología. Si es un tercio menos, esto podría ser una revolución en la construcción de baterías.

 

Por Brian Westenhaus a través de New Energy and Fuel