Los fluidos de Iones: la salsa secreta de las baterías de estado sólido del futuro

Las baterías de iones de litio alimentan casi todos los dispositivos de nuestra vida, desde los relojes de nuestras muñecas hasta las casas en las que vivimos. Los vehículos eléctricos han acelerado el desarrollo de las baterías, dando lugar a nuevos productos químicos con mayor densidad energética. Las baterías de litio-metal en estado sólido son el último desarrollo de la clásica batería de iones de litio, pero todavía hay problemas técnicos que superar.

Las actuales baterías de iones de litio utilizan electrolitos líquidos, que son muy inflamables y suponen un riesgo para la seguridad. Cuando las cosas van mal, van desastrosamente mal, como vimos en el caso del Chevrolet Bolt. Por eso se está intentando desarrollar baterías de estado sólido que utilicen un electrolito sólido más estable.

Por muy prometedoras que sean las baterías de estado sólido, todavía están muy lejos de la producción comercial. El problema más importante es conseguir un buen contacto entre los electrodos y los electrolitos sólidos. Las imperfecciones de la superficie de uno u otro conducen a un aumento de la resistencia interfacial, que afecta al rendimiento de la batería. Los trabajos se han centrado en encontrar el electrolito sólido ideal, pero el diseño del cátodo sigue siendo una cuestión abierta.

Un equipo de la Universidad Metropolitana de Tokio ha estudiado este problema y ha probado nuevas formas de mejorar el contacto entre el cátodo y el electrolito sólido. Su último descubrimiento es un cátodo de óxido de cobalto de litio (LCO) en estado casi sólido que contiene un líquido iónico a temperatura ambiente. Los líquidos iónicos contienen iones positivos y negativos y pueden rellenar cualquier pequeño vacío en la interfaz entre el cátodo y el electrolito sólido. Así, la resistencia se reduce considerablemente, lo que mejora el rendimiento.

El líquido iónico desarrollado en la Universidad Metropolitana de Tokio no sólo es conductor iónico, sino también no volátil y no inflamable, lo que lo hace ideal para su uso en baterías. El único problema que queda por resolver es su rápida degradación. El prototipo de batería conserva el 80% de su capacidad después de 100 ciclos de carga y descarga a una temperatura de 60 C (140 F), lo que no es muy impresionante para aplicaciones de automoción.

El equipo confía en que se pueda mejorar aún más encontrando un líquido iónico mejor que no se degrade tan fácilmente. La mejora de la fórmula del líquido iónico podría aportar beneficios y hacer que las baterías de estado sólido sean finalmente viables.

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