Que es una batería de litio
de estado sólido ?
Definición convencional:
La batería de iones de litio, también
denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de
energía eléctrica que emplea como electrolito
liquido una sal de litio que consigue los iones necesarios para la
reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.
Definición estado sólido:
La baterías de iones de litio diseños de
estado sólido tiene el potencial de ofrecer tres veces la densidad de energía
de una típica batería de iones de litio de 2011, a menos de la mitad del costo
por kilovatio-hora.
Esta conformación elimina bolsas, separadores y
electrolitos líquidos. Mediante la eliminación de estos, "puede conseguir
alrededor del 95% de la densidad de energía teórica de los materiales
activos". Las baterías de estado sólido no se recalientan o arden, como
las baterías tradicionales de iones de litio. Son mucho más seguras, ya que no
utilizan el electrolito líquido.
Baterías sólidas y resistentes al calor
En las baterías de iones de litio convencionales,
así como en la mayoría de otras baterías, los polos positivo y negativo —los
dos electrodos— están fabricados de compuestos conductores sólidos y las cargas
se mueven entre estos electrodos en un electrolito líquido o gel. Si una
batería de carga de forma incorrecta (sobrecarga) o se expone demasiado tiempo
al sol, el líquido o el gel pueden inflamarse o explotar. Por contra, en las
baterías sólidas que se están desarrollando en laboratorios de investigación de
todo el mundo, electrodos y electrolitos están hechos de un material sólido
capaces de operar incluso sometidos a altas temperaturas o expuestos al aire.
Uno de los retos en el desarrollo de baterías de
estado sólido consiste en conectar los electrodos y electrolitos de tal manera
que las cargas pueden circular entre ellos con la menor resistencia posible.
Los investigadores han desarrollado una interfase electrodo-electrolito
mejorada, construyendo en el laboratorio una batería de capas —semejante a un
sandwich— con una capa de compuesto que contiene granate de litio (Lithium
Garnet), que actúa como un electrolito sólido entre los dos electrodos.
(Granate: son un grupo de silicatos minerales. Toda
especie de granates poseen similares características físicas y formas de sus
cristales, pero difieren en la composición química.
Por ejemplo: conductores
iónicos de litio con estructura tipo granate de composición Li6La2SrNb2O12)
El granate de litio es uno de los materiales con la
conductividad más alta conocida para los iones de litio.
Durante la producción se aseguraron de que la capa
del electrolito sólido obtenido tuviera una superficie porosa. Luego, los
investigadores aplicaron el material del polo negativo en una forma viscosa
para que se filtre en los poros. Por último, los científicos templaron la
batería a 100 grados centígrados. Con
un electrolito líquido o gel nunca sería posible calentar una batería a
temperaturas tan altas. Gracias al truco con los poros, los
investigadores fueron capaces de ampliar significativamente el área de contacto
entre el polo negativo y el electrolito sólido, que en última instancia
significa que la batería se puede cargar más rápido.
Más capacidad en menos espacio
Gracias a este electrolito sólido no sólo puede
operar baterías a temperaturas más altas, sino también fabricar baterías de
película delgada, que incluso se pueden colocar directamente en los chips de
silicio. Estas baterías de película delgada podría revolucionar el suministro
de energía de los dispositivos electrónicos portátiles. El siguiente paso
inmediato es la optimización de la batería, en particular en el incremento aún
más allá de la conductividad de la
interfase electrodo-electrolito.
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