Investigadores revelan un nuevo enfoque para el diseño de baterías de estado sólido - World Energy Trade

Investigadores revelan un nuevo enfoque para el diseño de baterías de estado sólido

Si se adopta esta tecnología, la densidad de energía de las baterías podría aumentar significativamente

Si se adopta esta tecnología, la densidad de energía de las baterías podría aumentar significativamente

Electricidad

Investigadores surcoreanos han desarrollado un nuevo tipo de estructura de electrodos para baterías secundarias de estado sólido.

Si se adopta esta tecnología, la densidad de energía de las baterías podría aumentar significativamente en comparación con las tecnologías existentes, contribuyendo enormemente al desarrollo de baterías secundarias de alto rendimiento.

 

Un equipo de investigación conjunto del Instituto de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (Electronics and Telecommunications Research Institute, ETRI, por sus siglas en inglés) y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, DGIST, por sus siglas en inglés) anunció que había diseñado una nueva estructura de electrodo para baterías secundarias totalmente de estado sólido después de identificar el mecanismo de difusión fácil de iones de litio entre los materiales activos.

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El logro recibió reconocimiento internacional cuando los resultados fueron publicados por ACS Energy Letters, una revista académica internacional en línea especializada en el sector de la energía que es dirigida por la American Chemical Society (ACS).

A diferencia de las celdas primarias que solo se pueden usar una vez y nunca se pueden reutilizar, las baterías secundarias se pueden recargar y usar repetidamente.

Con los avances recientes en dispositivos electrónicos, la importancia de la tecnología de baterías secundarias para robots, autos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía (Energy Storage Systems, ESS, por sus siglas en inglés) y drones está creciendo año tras año.

 

La batería secundaria totalmente de estado sólido es un dispositivo de almacenamiento de energía de próxima generación que utiliza un electrolito sólido para transportar iones dentro de los electrodos de la batería.

Los electrolitos sólidos son más seguros que los electrolitos líquidos que pueden provocar incendios. Además, los electrolitos sólidos pueden implementarse en una celda secundaria de tipo bipolar

Una celda secundaria de alta densidad de energía podría aumentar la potencia mediante una simple configuración de batería.

La estructura del electrodo de una celda secundaria de estado sólido convencional consiste en un electrolito sólido responsable de la conducción iónica, un aditivo conductor que proporciona los medios para la conducción de electrones; material activo responsable de almacenar energía; y un aglutinante que retiene física y químicamente estas partes constituyentes.

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Figura 1. Diagrama de formulación del concepto de electrodo

Los investigadores de ETRI hicieron el descubrimiento a través de experimentos sistemáticos, sin embargo, que los iones se transportan incluso entre partículas de material activo de grafito. Y propusieron un nuevo tipo de estructura de electrodo para una celda secundaria de estado sólido que constaba solo del material activo y el aglutinante. Los investigadores confirmaron la posibilidad de que incluso sin un aditivo de electrolito sólido dentro de los electrodos, el rendimiento de una celda secundaria totalmente de estado sólido podría ser superior.

La viabilidad teórica de la nueva estructura propuesta por ETRI fue verificada en DGIST mediante pruebas electroquímicas (utilizando una supercomputadora) de un modelo virtual. Los investigadores de ETRI lograron demostrar esta estructura en un experimento real. La ETRI denominó a esta tecnología "electrodo de estado sólido totalmente dependiente de la difusión" y envió un artículo a una revista internacional.

Si se adopta la tecnología de ETRI, el material aditivo de conducción sólida será innecesario en el electrodo; en cambio, el material más activo se puede exprimir en el mismo volumen. En otras palabras, la cantidad de material activo en el electrodo se puede incrementar hasta en un 98% en peso y, como resultado, la densidad de energía se puede hacer 1,5 veces mayor que la del electrodo compuesto de grafito convencional.

 

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