Nueva batería de litio-metal que supera a las de iones de litio

En la actualidad, las baterías de iones de litio representan la solución más común para el suministro móvil de energía. Sin embargo, en algunas aplicaciones esta tecnología alcanza sus límites. Esto resulta muy evidente en el caso de los vehículos eléctricos, donde hay una fuerte necesidad de vehículos ligeros y compactos con gran autonomía. Las baterías de litio-metal pueden ser una alternativa. Se caracterizan por una alta densidad energética, es decir, almacenan mucha energía por masa o volumen. Aun así, la estabilidad es un problema, porque los materiales de los electrodos reaccionan con los sistemas electrolíticos convencionales.

Unos investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) y del Instituto Helmholtz Ulm de Almacenamiento de Energía Electroquímica, ambas instituciones en Alemania, han encontrado ahora una solución.

El equipo de Stefano Passerini y Guk-Tae Kim ha recurrido a una nueva y prometedora combinación de materiales.

Un cátodo estratificado, pobre en cobalto y rico en níquel (NCM88) alcanza una elevada densidad energética.

Sin embargo, al emplear este cátodo con el electrolito orgánico LP30, de uso común y ampliamente disponible en el mercado, la estabilidad deja mucho que desear. La capacidad de almacenamiento disminuye al aumentar el número de ciclos. El motivo de ello es que, con el electrolito LP30, se forman grietas en el cátodo. Dentro de estas grietas, el electrolito reacciona y daña la estructura. Además, en el ánodo se forma una gruesa capa que contiene litio.

Por esta razón, Passerini y sus colegas utilizaron un nuevo electrolito gracias al cual se pueden reducir significativamente las alteraciones estructurales en el cátodo rico en níquel.

El resultado es que, tras 1000 ciclos, el 88% de la capacidad de la nueva batería de litio-metal se mantiene.

La nueva batería de litio-metal, gracias a su buena combinación de cátodo y electrolito, supera a las de iones de litio. (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)

La eficiencia culombiana media, es decir, la proporción entre la capacidad de descarga y la de carga, es del 99,94 por ciento.

Además, la nueva batería se caracteriza por su alta seguridad.

Passerini y sus colegas exponen los detalles técnicos de este avance en la revista académica Joule, bajo el título “Dual-anion ionic liquid electrolyte enables stable Ni-rich cathodes in lithium-metal batteries”. (Fuente: NCYT de Amazings)