Un equipo de investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST), liderado por el Dr. Kim Jae-hyun, ha desarrollado una innovadora batería de litio metálico con un electrolito sólido de triple capa que promete mejorar la seguridad y eficiencia de las baterías actuales. Este avance podría revolucionar sectores como los vehículos eléctricos (EV), dispositivos electrónicos portátiles y sistemas de almacenamiento de energía a gran escala.
El problema con las baterías convencionales
Las baterías de electrolito sólido se han considerado una alternativa segura a las baterías de litio tradicionales, pero presentan limitaciones estructurales que afectan su eficiencia. Uno de los problemas más críticos es la formación de dendritas, estructuras similares a árboles que crecen durante los ciclos de carga y descarga, causando desconexiones internas y, en casos extremos, incendios o explosiones.
La solución del electrolito sólido de triple capa
El equipo de DGIST abordó estos desafíos desarrollando un electrolito sólido de triple capa, donde cada capa desempeña un rol específico para mejorar la estabilidad, la durabilidad y el rendimiento de la batería:
- Prevención de incendios: Se utilizó decabromodifenil etano (DBDPE), un retardante de fuego, para mitigar los riesgos de combustión.
- Mayor resistencia mecánica: La incorporación de zeolita aumenta la solidez estructural del electrolito.
- Mejora en la movilidad de iones: Se añadió una alta concentración de LiTFSI (lithium bis trifluoromethanesulfonyl imide) para facilitar el movimiento rápido de iones de litio.
Esta estructura combina una capa central robusta para mayor resistencia mecánica y capas exteriores suaves que aseguran un excelente contacto con el electrodo, mejorando el flujo de iones de litio y reduciendo la formación de dendritas.
Resultados destacados en rendimiento y seguridad
En pruebas de laboratorio, la batería de litio metálico desarrollada por DGIST mostró resultados impresionantes:
- Durabilidad: Retuvo el 87.9 % de su rendimiento después de 1.000 ciclos de carga y descarga, superando a las baterías tradicionales, que generalmente mantienen entre el 70 % y el 80 % de su capacidad.
- Seguridad contra incendios: La batería puede extinguirse a sí misma en caso de incendio, reduciendo significativamente los riesgos asociados a fallos térmicos.
Aplicaciones potenciales
Este avance tiene implicaciones para una amplia gama de industrias. Desde dispositivos pequeños como teléfonos inteligentes y wearables hasta vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, las baterías con electrolitos sólidos de triple capa ofrecen una solución prometedora para mejorar la seguridad y el rendimiento en aplicaciones modernas.
El Dr. Kim afirmó: “Esta investigación tiene el potencial de contribuir significativamente a la comercialización de baterías de litio metálico con electrolitos sólidos, proporcionando estabilidad y eficiencia mejoradas para dispositivos de almacenamiento de energía.”
Colaboración y publicación
El proyecto fue financiado por la Fundación Nacional de Investigación de Corea, a través del Programa de Descubrimiento de Materiales del Futuro y el Programa de Investigadores de Medio Carrera. Los hallazgos han sido destacados como artículo de portada en la prestigiosa revista científica Small, publicada por Wiley.
El desarrollo de esta batería con electrolito sólido de triple capa marca un paso importante hacia el futuro de las tecnologías de almacenamiento de energía, al ofrecer una solución más segura, duradera y eficiente. Este avance podría acelerar la transición hacia vehículos eléctricos más confiables y sistemas de energía sostenibles, desempeñando un papel clave en la revolución energética global.
vía: dgist
