En los últimos años, las baterías se han vuelto omnipresentes en la vida diaria de los consumidores. Sin embargo, las tecnologías de baterías comerciales actuales, que utilizan electrolitos líquidos y ánodos carbonosos, tienen algunos inconvenientes, como problemas de seguridad, vida útil limitada y densidad de potencia insuficiente, especialmente a altas temperaturas.
Aún así, existe una necesidad creciente de baterías que puedan funcionar en condiciones extremas, como las altas temperaturas requeridas en diversos sectores industriales, incluida la esterilización de dispositivos médicos, la exploración subterránea y los reactores térmicos.
Esto ha llevado a los investigadores a encontrar electrolitos sólidos que sean seguros y compatibles con los ánodos metálicos de litio, conocidos por su alta capacidad de potencia específica teórica.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Dong Myung Shin del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Hong Kong (HKU) ha desarrollado una nueva generación de baterías de metal litio, lo que representa un importante avance en este campo. Su innovación se centra en electrolitos de polímero sin microfisuras, parte integral de estas baterías, que prometen una vida más larga y una mayor seguridad a temperaturas elevadas.
Los resultados se publican en la revista. Ciencia avanzada con el título “Transportes rápidos selectivos de Li+ respaldados por membranas de polímeros de red aniónica sin microgrietas para baterías de metal de litio de ciclo largo”.
Los electrolitos poliméricos sin microfisuras desarrollados por el equipo del Prof. Shin se han sintetizado mediante una sencilla reacción de clic en un solo paso y exhiben propiedades notables que incluyen resistencia al crecimiento de dendritas y no inflamabilidad, una ventana de alta estabilidad electroquímica de hasta 5 V y una resistencia iónica. Se demuestra la conductividad. 3,1 × 10−5 S·cm-1 A altas temperaturas.
Esta mejora se atribuye a los aniones de borato unidos dentro de membranas libres de microfisuras, que facilitan un transporte selectivo más rápido de iones Li+ y suprimen la formación de dendritas. En última instancia, estas membranas de polímero de red aniónica permiten que las baterías de metal litio funcionen como dispositivos seguros de almacenamiento de energía de ciclo largo a altas temperaturas, manteniendo el 92,7 % de su capacidad y 450 ciclos a 100 °C. Tiene una eficiencia coulómbica promedio del 99,867 %. En general, el rendimiento cíclico de las baterías convencionales de electrolito líquido Li-metal es inferior a 10 ciclos a altas temperaturas.
El progreso del equipo de investigación potencialmente allana el camino para futuros avances en el diseño de electrolitos de polímeros aniónicos para baterías de litio de próxima generación.
“Creemos que esta innovación abre la puerta a nuevas químicas de baterías que podrían revolucionar las baterías recargables para aplicaciones de alta temperatura y, al mismo tiempo, enfatizar la seguridad y la longevidad”, dijo el Dr. Zhengyi Gao, primer autor del artículo.
“Además de las aplicaciones en escenarios de alta temperatura, las membranas de electrolitos sin microfisuras también tienen el potencial de permitir una carga rápida debido al bajo exceso de capacidad. Esta capacidad puede hacer que los vehículos eléctricos sean más eficientes que beber una taza de café”. en un corto período de tiempo, un paso importante hacia un futuro de energía limpia”, añadió el profesor Shin.
