Dopar el litio quitando litio: la contradicción que resuelve el cuello de botella de las baterías de estado sólido

Las baterías de iones de litio llevan décadas cumpliendo su papel en dispositivos del día a día. Siguen siendo muy válidas para móviles, consolas y otros pequeños dispositivos, pero la llegada del coche eléctrico ha impulsado un cambio. La industria está mirando a unas baterías de estado sólido que se han convertido en la mejor baza para la electrificación de los automóviles. Prometen autonomías mucho mayores, una vida útil más larga, cargas más rápidas, menor peso y una mayor seguridad. Hay muchas compañías como Huawei, Samsung, Honda o Ford, entre otras, investigando el desarrollo de estas baterías y, aunque marcas como BMW no quieren oír nada de ellas por el momento, otras como Mercedes han empezado a implementarlas en modelos de prueba. Y la Universidad Técnica de Múnich cree haber dado con la clave para acelerar el desarrollo y adopción de las baterías de estado sólido: un nuevo material que “dopa” el litio y conduce sus iones un 30% más rápido que cualquier otro material. Dopando el litio para acelerar las baterías de estado sólido Pese a todas sus promesas, las baterías de estado sólido han enfrentado históricamente un cuello de botella clave: la baja conductividad iónica a temperatura ambiente, que limita la velocidad de carga y descarga. En los electrolitos líquidos, los iones de litio se desplazan con facilidad, pero en los sólidos, la red cristalina y las fuerzas interiónicas dificultan ese movimiento, ralentizando el proceso. Por eso, gran parte de la investigación actual se centra en encontrar materiales que permitan una migración iónica más eficiente En Xataka China cree que la batería de estado sólido es clave. Y ya tiene una alianza para que BYD y CATL trabajen juntos El equipo Energy Research de la TUM ha publicado un estudio en el que se detalla cómo han conseguido esa mejora en la conductividad. La clave ha sido un nuevo material que logra la mayor conductividad iónica jamás registrada en este campo gracias a eliminar parte del litio y sustituirlo por escandio. Esta sustitución genera unos huecos en la red cristalina que se denominan “vacantes”, y al reducir esa densidad, el movimiento de los iones de litio es más libre. Por tanto, la conductividad aumenta significativamente. Según sus pruebas, este nuevo compuesto de litio, antimonio y escandio conduce los iones un 30% más rápido que cualquier otro material conocido hasta la fecha y el profesor Thomas F. Fäsler, líder del equipo, apunta que el material no sólo permite esa mayor velocidad, sino también una mejora en estabilidad térmica. “Al incorporar pequeñas cantidades de escandio, hemos descubierto un nuevo principio que podría servir de modelo para otras combinaciones elementales”, apunta Fäsler. “Los materiales que conducen tanto iones como electrones son especialmente adecuados como aditivos en los electrodos y, debido a sus prometedoras aplicaciones prácticas, ya hemos solicitado una patente para desarrollarlo”, continúa. Aparte de este nuevo material, durante la investigación se dieron cuenta de que hay otras sustancias que funcionan bien con otros materiales. Jingwen Jiang es una de las autoras del estudio y afirma que su combinación “se basa en litio y antimonio, pero el mismo concepto puede aplicarse fácilmente a sistemas de litio y fósforo. En anterior récord se basaba en litio y azufre y requería cinco elementos adicionales para su optimización, pero nosotros sólo hemos necesitado escandio como componente adicional”. Afirma, además, que su descubrimiento podría tener implicaciones más amplias para mejorar la conductividad en otros materiales, pero Fäsler confiesa que aunque son optimistas, “aún se necesitan muchas pruebas antes de que el nuevo material pueda utilizarse en celdas de baterías”. Por tanto, parece que queda tiempo para que estas baterías de estado sólido se impongan, y también es lógico pensar que, poco a poco, las optimizarán mucho más. De momento lo interesante es tanto que han mejorado esa comunicación iónica como, sobre todo, que lo han hecho simplificando los procesos con composiciones más sencillas. Imágenes Robert Linder, TUM En Xataka | Estados Unidos y Corea del Sur se unen para superar un gran reto: la impresión 3D de baterías para coches eléctricos - La noticia Dopar el litio quitando litio: la contradicción que resuelve el cuello de botella de las baterías de estado sólido fue publicada originalmente en Xataka por Alejandro Alcolea .

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