Un gran avance en la tecnología de baterías de estado sólido, que mejora el rendimiento del litio desde la base
Un equipo de investigación, formado por el profesor Soojin Park, del Departamento de Química, el doctorando Sangyeop Lee, de la División de Ciencia de Materiales Avanzados, y el Dr. Sungjin Cho y el estudiante de máster Hyunbeen Choi, del Departamento de Química de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), y los doctores Jin Hong Kim y Hongyeul Bae, del Centro POSCO N.EX.T, ha mejorado recientemente con éxito el rendimiento y la durabilidad de las baterías de estado sólido. Este avance ha sido posible gracias a la aplicación de un novedoso método conocido como electrodeposición de fondo. Su investigación se ha publicado en la revista internacional "Small".
Diagrama que representa la estabilización de una batería de estado sólido basada en un ánodo de metal de litio mediante el mecanismo de electrodeposición inferior
POSTECH
Utilizadas en diversas aplicaciones, como vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía, las baterías secundarias suelen depender de electrolitos líquidos. Sin embargo, la inflamabilidad de los electrolitos líquidos supone un riesgo de incendio. Por eso se está investigando el uso de electrolitos sólidos y del metal litio (Li) en las baterías de estado sólido, que ofrecen una opción más segura.
En el funcionamiento de las baterías de estado sólido, el litio se recubre con un ánodo y se aprovecha el movimiento de los electrones para generar electricidad. Durante el proceso de carga y descarga, el litio metálico sufre un ciclo de pérdida de electrones, transformación en iones, recuperación de electrones y electrodeposición para volver a su forma metálica. Sin embargo, la electrodeposición indiscriminada de litio puede agotar rápidamente el litio disponible, con la consiguiente reducción significativa del rendimiento y la durabilidad de la batería.
Para resolver este problema, el equipo de investigación colaboró con el POSCO N.EX.T Hub para desarrollar una capa de protección anódica compuesta por un aglutinante funcional (PVA-g-PAA) para baterías de estado sólido. Esta capa presenta unas propiedades excepcionales de transferencia de litio, impidiendo la electrodeposición aleatoria y promoviendo un proceso de "electrodeposición de fondo". Esto garantiza que el litio se deposite uniformemente desde la parte inferior de la superficie del ánodo.
Utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM), el equipo de investigación realizó un análisis que confirmó la estabilidad de la electrodeposición y el desprendimiento de los iones de litio. Esto redujo significativamente el consumo innecesario de litio. Las baterías de estado sólido desarrolladas por el equipo también demostraron un rendimiento electroquímico estable durante periodos prolongados, incluso con metal de litio tan fino como 10 micrómetros (μm) o menos.
El profesor Soojin Park, que dirigió la investigación, expresó su compromiso diciendo: "Hemos ideado un sistema duradero de baterías de estado totalmente sólido mediante una novedosa estrategia de electrodeposición". Y añadió: "Con nuevas investigaciones, pretendemos ofrecer formas más eficaces de mejorar la vida útil de las baterías y aumentar la densidad energética". Basándose en los resultados de la colaboración, POSCO Holdings planea avanzar hacia la comercialización de ánodos de metal de litio, un material básico para la próxima generación de baterías secundarias.
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