Desarrollan una nueva pila de litio de producción sencilla y alta seguridad
"Este estudio subraya la importancia del diseño de estructuras moleculares para crear aditivos eficaces para electrolitos de estado casi sólido"
El equipo del Prof. Dr. Francesco Ciucci, de la Universidad de Bayreuth, desarrolló baterías de litio-metal en estado sólido con alta densidad energética y estabilidad. Utilizando un novedoso aditivo a base de nitrato, resolvieron los problemas de incompatibilidad de los electrolitos de las baterías, subrayando la importancia del diseño molecular en la creación de aditivos eficaces para electrolitos de estado casi sólido.
Por primera vez, el Prof. Dr. Francesco Ciucci, catedrático de Diseño de Electrodos para Sistemas Electroquímicos de Energía de la Universidad de Bayreuth, en colaboración con sus socios investigadores de China, consiguió resolver la incompatibilidad entre el nitrato de litio y el 1, 3-dioxolano (DOL) para su uso en electrolitos de baterías cuasi sólidos. Lo consiguieron integrando un novedoso aditivo a base de nitrato. Este avance tiene importantes implicaciones para las baterías de estado sólido. Permite desarrollar baterías de litio metal de estado sólido que no sólo son muy seguras y duraderas, sino también fáciles de producir. Además, este proceso mantiene los actuales métodos de fabricación utilizados para las baterías líquidas convencionales.
"Al mismo tiempo, la naturaleza de estado sólido de las baterías garantiza un alto nivel de seguridad, mientras que su fabricación sigue siendo sencilla", afirma el profesor Ciucci. "Hemos demostrado la universalidad del método creando varios tipos de baterías de litio-metal. En particular, la célula Li-S de bolsa fabricada presenta un rendimiento superior al de las células Li-S de bolsa documentadas anteriormente".
En un estudio publicado en la revista "Energy & Environmental Science", el equipo de investigación del profesor Ciucci introdujo un nuevo aditivo, dinitrato de trietilenglicol, diseñado específicamente para permitir la polimerización del DOL. El equipo de investigación demostró que, concomitantemente con la polimerización, la formación de una capa de interfase de electrolito sólido rica en nitrógeno suprime las reacciones parásitas dentrimentales y también aumenta la eficiencia de las baterías.
A partir de los resultados del estudio, se desarrollaron varias pilas. Entre ellas, una de tipo botón a escala de laboratorio podía cargarse y descargarse de forma estable más de 2.000 veces. También se fabricó una pila de Li-S de 1,7 Ah con una densidad energética de 304 Wh kg-1 y ciclos estables. El profesor Ciucci confirma: "Este estudio subraya la importancia del diseño de estructuras moleculares en la creación de aditivos eficaces para electrolitos de estado casi sólido. Representa un avance significativo en la viabilidad práctica del empleo de electrolitos de estado cuasi-sólido basados en poli-DOL en baterías de litio metal."
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