En una era en la que la demanda de almacenamiento de energía eficiente y sostenible está en su apogeo, un desarrollo innovador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Harvard ha establecido un nuevo punto de referencia en el campo de la tecnología de la batería. Los investigadores han presentado una nueva batería de metal de litio capaz de soportar al menos 6,000 ciclos de carga y descarga y con la capacidad de cargarse por completo en unos minutos. Este avance revolucionario no solo promete transformar la forma en que usamos baterías, sino que también allana el camino para aplicaciones más prácticas en industrias como vehículos eléctricos.
El núcleo de esta investigación radica en la fabricación de baterías de estado sólido que utilizan ánodos de metal de litio, un método que ha ofrecido nuevas ideas sobre los materiales para baterías potencialmente revolucionarias. El estudio, publicado recientemente en "Nature Materials", destaca los avances significativos realizados en la comprensión y la utilización de ánodos metálicos de litio. Xin Li, el autor del periódico, comentó: “Las baterías del ánodo de metal de litio se consideran el santo grial de las baterías. Poseen una capacidad diez veces que la de los ánodos de grafito comerciales, potencialmente aumentando el rango de conducción de vehículos eléctricos significativamente. 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 de raíz crecen en el electrolito, perforando la barrera que separa el ánodo y el cátodo, lo que lleva a circuitos cortos de batería e incluso incendios. En 2021, Li y su equipo abordaron este problema diseñando una batería de múltiples capas, intercalando diferentes materiales de diversas estabilidades entre el ánodo y el cátodo. Este diseño multimaterial multicapa no bloqueó por completo las dendritas de litio, sino que controlaba y contenía su penetración.
En su última investigación, el equipo ha avanzado más al incorporar partículas de silicio de tamaño micrométrico en el ánodo. Este enfoque encoge la reacción de litiación y promueve la electroplatación uniforme de metal de litio grueso, evitando efectivamente la formación de dendrita. Además, los procesos de electroplatación y eliminación 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 monedas producidas en los laboratorios universitarios. Sorprendentemente, esta batería mantuvo el 80% de su capacidad incluso después de 6,000 ciclos, superando a otras baterías de bolsa actualmente en el mercado.
Esta innovación de Harvard es más que un logro académico; Significa un gran salto hacia adelante en la tecnología de la batería. Con su mayor capacidad, seguridad y eficiencia, 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 significativo en nuestro viaje hacia un futuro más sostenible y de eficiencia energética.
Tiempo de publicación: enero-12-2024
