En una era en la que la demanda de almacenamiento de energía eficiente y sostenible está en su punto máximo, un desarrollo innovador de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Harvard ha establecido un nuevo punto de referencia en el campo de la tecnología de baterías. Los investigadores han presentado una nueva batería de metal de litio capaz de soportar al menos 6.000 ciclos de carga y descarga y de poder cargarse completamente en cuestión de minutos. Este avance revolucionario no sólo promete transformar la forma en que utilizamos las baterías, sino que también allana el camino para aplicaciones más prácticas en industrias como la de los vehículos eléctricos.
El núcleo de esta investigación radica en la fabricación de baterías de estado sólido utilizando ánodos de litio metálico, un método que ha ofrecido nuevos conocimientos sobre materiales para baterías potencialmente revolucionarias. El estudio, publicado recientemente en "Nature Materials", destaca los importantes avances logrados en la comprensión y utilización de ánodos de metal de litio. Xin Li, autor del artículo, comentó: “Las baterías de ánodo metálico de litio se consideran el santo grial de las baterías. Poseen una capacidad diez veces mayor que la de los ánodos de grafito comerciales, lo que potencialmente aumenta significativamente la autonomía de conducción de los vehículos eléctricos. Nuestra investigación marca un paso vital hacia baterías de estado sólido más prácticas en aplicaciones industriales y comerciales”.
Uno de los mayores desafíos en el diseño de estas baterías ha sido la formación de dendritas en la superficie del ánodo. Estas estructuras en forma de raíces crecen en el electrolito, perforando la barrera que separa el ánodo y el cátodo, lo que provoca cortocircuitos en las baterías e incluso incendios. En 2021, Li y su equipo abordaron este problema diseñando una batería multicapa, intercalando diferentes materiales de diversas estabilidades entre el ánodo y el cátodo. Este diseño multicapa y multimaterial no bloqueó completamente las dendritas de litio, pero controló y contuvo su penetración.
En su última investigación, el equipo ha avanzado aún más incorporando partículas de silicio del tamaño de un micrómetro en el ánodo. Este enfoque reduce la reacción de litiación y promueve la galvanoplastia uniforme del metal de litio espeso, previniendo eficazmente la formación de dendritas. Además, los procesos de galvanoplastia y decapado pueden ocurrir rápidamente en superficies planas, lo que permite que la batería se cargue completamente en solo 10 minutos.
La fase experimental vio la creación de una batería de bolsa del tamaño de un sello postal, de 10 a 20 veces más grande que la mayoría de las baterías de botón producidas en los laboratorios universitarios. Sorprendentemente, esta batería mantuvo el 80% de su capacidad incluso después de 6000 ciclos, superando a otras baterías de bolsa actualmente en el mercado.
Esta innovación de Harvard es más que un simple logro académico; Significa un gran avance en la tecnología de baterías. Con su capacidad, seguridad y eficiencia mejoradas, la batería de metal de litio desarrollada por Li y su equipo tiene el potencial de revolucionar el almacenamiento y el uso de energía, particularmente en vehículos eléctricos, marcando un hito importante en nuestro viaje hacia una economía más sostenible y energéticamente eficiente. futuro.
Hora de publicación: 12 de enero de 2024
