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Lunes, 1 julio 2013
Ciencia de los Materiales

Nueva batería sólida de litio-azufre, ¿un sustituto para la tecnología de ión-litio?

Unos científicos han diseñado y probado una batería completamente sólida de litio-azufre cuya densidad de energía es de aproximadamente cuatro veces la de las tecnologías convencionales de ión-litio que suministran energía a muchos dispositivos electrónicos en la actualidad. En comparación con otros diseños existentes, esta nueva batería tiene potencial para reducir costos, incrementar el rendimiento y mejorar la seguridad. Al respecto de esto último, para el diseño de la nueva batería se han tenido muy en cuenta los riesgos sobre inflamabilidad inherentes a otras combinaciones químicas.

El enfoque de diseño adoptado por los creadores de la nueva batería, del Laboratorio Nacional estadounidense de Oak Ridge (ORNL) en Tennessee, es un cambio completo respecto al concepto actual de batería de dos electrodos y un electrolito líquido, un concepto que ha sido común desde hace cerca de 200 años.

Los científicos han estado entusiasmados con el potencial de las baterías de litio-azufre durante décadas, pero ha resultado difícil obtener versiones duraderas y a gran escala para aplicaciones comerciales. Los investigadores tenían que lidiar con el obstáculo del uso de electrolitos líquidos en las baterías: Por un lado, el líquido ayudaba a conducir los iones por la batería al permitir que se disolvieran compuestos de polisulfuro de litio. Sin embargo, por otro lado, y aquí estaba el problema, ese mismo proceso de disolución hacía que la batería se degradase prematuramente.

El equipo de Chengdu Liang superó estos obstáculos sintetizando primeramente una clase nunca antes vista de materiales ricos en azufre que conducen iones, así como los óxidos de litio usados convencionalmente en el cátodo de las baterías. Liang y sus colaboradores entonces combinaron el nuevo cátodo rico en azufre y un ánodo de litio con un electrolito sólido, también desarrollado en el ORNL, para crear una batería de alta densidad de energía cuyos componentes son todos sólidos.

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La nueva batería desarrollada por el equipo de Chengdu Liang tiene todo lo necesario para permitir su producción a un costo mucho menor, incrementar la densidad de energía y mejorar la seguridad, en comparación con lo permitido por las tecnologías comunes de ión-litio existentes. (Foto: ORNL)

Este cambio de electrolitos líquidos a sólidos elimina el problema de disolución del azufre y permite explotar todo el potencial de las baterías de litio-azufre. La batería diseñada por el equipo de Liang tiene todo lo necesario para permitir su producción a un costo mucho menor, incrementar la densidad de energía y mejorar la seguridad, en comparación con lo permitido por las tecnologías comunes de ión-litio existentes.

Aunque la nueva batería todavía está en la fase de demostración del concepto, el equipo de Liang, Zhan Lin, Zengcai Liu, Wujun Fu y Nancy Dudney confía en que muy pronto su investigación pase del laboratorio a las aplicaciones comerciales.

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