Hoy en día, las baterías de iones de litio son la columna vertebral de la mayoría de los dispositivos electrónicos, incluidos los vehículos eléctricos.
Sin embargo, a pesar de todas sus ventajas revolucionarias, estas baterías todavía tienen un defecto inherente: las dendritas hacerlo menos estable. Estos pedazos de litio delgados, traicioneros y con forma de árbol forman picos afilados que eventualmente perforan la batería, causando cortocircuitos y otros problemas.
Las dendritas no solo hacen que la batería de iones de litio sea menos estable, sino también menos duradera.
Para decirlo suavemente, tienen un amplio margen de mejora.
Los científicos buscaron comprender cómo se forman las dendritas de litio para ver cómo producir una batería más estable y duradera para vehículos eléctricos.
Hoy, investigadores deLa Universidad de Harvard dice que tienen la respuesta: una batería de metal de litio hecha de un material metálico de estado sólido en lugar de iones de litio. Una batería estable, que elimina las molestas dendritas y ofrece mayor solidez y durabilidad que una batería fabricada con materiales líquidos o grafitos.
Mucho mejor, por más razones
"Nuestro diseño multicapa tiene la estructura de un electrolito menos estable intercalado entre electrolitos sólidos más estables, lo que evita el crecimiento de dendritas de litio", dicen los científicos del nuevo estudio. publicado en Nature.
Una batería estable y "autorregenerable"
Fabricar la batería con materiales en su mayoría sólidos ayuda a evitar que se formen dendritas en más de un sentido. Mecánicamente, es mucho más fácil romper una carcasa fina de metal o cerámica que penetrar, por ejemplo, en el ánodo de una batería sólida. Este proyecto va un paso más allá, teniendo en cuenta químicamente las fisuras con "descomposiciones generadas dinámicamente" que llenan y bloquean las posibles dendritas.
¿Cómo se fabrica la batería de litio de metal estable?
Piense en la nueva batería estable como una hamburguesa con lechuga y tomate: el pan es el ánodo de metal de litio, la lechuga es el grafito, los tomates son el primer electrolito y el tocino es el segundo electrolito. Agrega otra capa del primer electrolito, cúbrelo con un cátodo y disfruta de tu comida.
¿Qué podría cambiar al cambiar de baterías de iones de litio a baterías de metal de litio?
En un mundo perfecto, la batería de metal de litio es más liviana, más potente y más duradera. Lamentablemente hasta ahora no ha sido posible obtener una versión estable. La reducción o eliminación de la formación de dendritas es clave para cualquiera de estos proyectos, es ella quien reduce en gran medida los resultados negativos. Los científicos de Harvard probaron su batería durante más de 10.000 ciclos de carga, rivalizando con un automóvil tradicional (de combustible fósil), pero no se detuvieron allí.
¡Descubrieron que después de estos 10.000 ciclos, su diseño todavía tenía el 82% de la carga!
Con esta batería estable, un coche eléctrico puede durar más que un "fósil"
Esta tecnología de batería podría extender la vida útil de los vehículos eléctricos a la de los automóviles de gasolina, de 10 a 15 años, sin necesidad de reemplazar la batería. Con su alta densidad de corriente, la batería podría allanar el camino para los vehículos eléctricos que pueden cargarse completamente en 10 minutos.
Del comunicado de prensa de la Universidad de Harvard
¿Qué significa todo esto para el futuro de las baterías y los vehículos eléctricos?
Si el diseño funciona según lo previsto, puede abrir la puerta de la batería de metal de litio en el mercado por sí solo. Para los vehículos eléctricos, el costo de las baterías por sí solo es casi dominante. Reducir las averías y el peso supondría un gran ahorro.
"Una batería de metal de litio se considera el Santo Grial de la química de la batería debido a su alta capacidad y densidad de energía", dice. Xin-lee, investigador de Harvard. "Este proyecto de prueba de concepto muestra que las baterías de metal de litio de estado sólido podrían ser competitivas con las baterías comerciales de iones de litio".
