Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk (DGIST) en Corea del Sur han desarrollado un electrolito de polímero sólido de triple capa que contiene una escuadrón de iones de litio que puede extinguirse si se incendia y es resistente a explosiones. La escuadrón adicionalmente muestra una vida útil mejor que las baterías de iones de litio convencionales, según un comunicado de prensa.
Las baterías de iones de litio (Li-ion) son un componente fundamental de la transición a la energía limpia que hemos emprendido, reemplazando los combustibles fósiles por energía renovable y atrevido de carbono. Fabricadas con mucho litio arreglado, estas baterías ofrecen la opción de almacenamiento con añejo densidad de energía arreglado hasta la época y pueden impulsar todo, desde un teléfono inteligente hasta vehículos eléctricos y más.
Sin obstrucción, las baterías de iones de litio utilizan electrolitos líquidos con materiales orgánicos que corren el peligro de incendiarse. Los separadores utilizados para separar los electrodos adicionalmente son propensos a dañarse y pueden provocar cortocircuitos y provocar explosiones. Esto ha generado preocupación sobre el uso de paquetes de baterías de iones de litio en soluciones de almacenamiento de energía a gran escalera.
Aquí es donde las tecnologías de baterías alternativas pueden ayudar.
Baterías de polímero sólido
Los investigadores han estado trabajando en sistemas de electrolitos basados en polímeros sólidos que sean resistentes al fuego y las explosiones, pero comercializar esta tecnología ha resultado difícil.
Las baterías de estado sólido funcionan relativamente mal que sus contrapartes de polímero saldo, ya que es difícil conseguir un contacto completo entre los electrodos y los electrolitos. A medida que una escuadrón se carga y descarga durante su uso, los iones de litio forman dendritas metálicas afiladas o estructuras en forma de árboles.
Estas dendritas no sólo provocan una pérdida de rendimiento de la escuadrón, sino que adicionalmente aumentan el peligro de incendio y comienzo. Un equipo de investigación dirigido por Kim Jae-hyun, investigador de la División de Energía y Tecnología Ambiental de la DGIST, superó este obstáculo cambiando a un sistema de tres capas que constituye el electrolito de polímero sólido.
Electrolito de triple capa
Cada capa del electrolito realiza una función específica. Una robusta capa intermedia hecha de zeolita proporciona resistor a la estructura. Por el contrario, las capas exteriores más suaves brindan contacto con los electrodos y mejoran el rendimiento y la eficiencia de la escuadrón.
Por un costado está el decabromodifeniletano (DBDPE), que previene incendios y adicionalmente puede extinguir uno si se produce, mientras que la sal de bis(trifluorometanosulfonil)imida) de litio en reincorporación concentración (LiTFSI) permite un movimiento más rápido de los iones de litio. Esto ayuda a mejorar las tasas de transferencia de energía y aprestar la formación de dendritas en el electrolito.
En las pruebas de laboratorio, la escuadrón mantuvo el 87,9 por ciento de su rendimiento incluso seguidamente de 1.000 ciclos de carga y descarga. Una escuadrón de iones de litio típica que utiliza un electrolito saldo sólo puede conservar entre un 70 y un 80 por ciento de rendimiento en esta etapa.
“Se prevé que esta investigación haga una contribución significativa a la comercialización de baterías de metal de litio utilizando [solid polymer] electrolitos, al tiempo que proporciona añejo estabilidad y eficiencia. [to] dispositivos de almacenamiento de energía”, dijo Kim en el comunicado de prensa.
Al igual que la escuadrón de iones de litio convencional, esta escuadrón de polímero sólido de triple capa adicionalmente podría estilarse en múltiples sectores, desde teléfonos inteligentes hasta soluciones de almacenamiento de energía a gran escalera.
Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista. Pequeño.