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Un grupo de investigadores pertenecientes a universidades de Hong Kong, Texas, Florida y Massachusetts desarrollaron un nuevo diseño de batería de electrolito sólido con litio puro que ofrece más poder, larga duración y un costo más bajo que las baterías comunes.
Las baterías de estado sólido o de electrolito sólido son una alternativa más segura a las baterías comunes de polímero de litio con electrolitos líquidos cuya alta volatilidad ha sido la causa de las explosiones de las baterías.
El problema de estas baterías de estado sólido es la naturaleza de las propias baterías, pues la energía eléctrica proviene de la energía química en la cela electroquímica, donde los iones fluyen de un ánodo a un cátodo, electrodos positivo y negativo, mediante los electrolitos líquidos. Si los electrolitos son sólidos, entonces el litio se expande y se contrae con la energía dañando la parte sólida.
Como solución, los diecisiete investigadores involucrados en el estudio desarrollaron un diseño único que pudiera soportar la expansión y contracción de las baterías sin comprometer los materias por baterías semisólidas o metales de mayor costo. El estudio fue publicado en la revista Nature.
Una estructura hexagonal resultó ser la forma idónea para retener una batería con una combinación estable de electrolitos sólidos entre conductores mixtos iónicos-electrónicos (MIEC) y aisladores de electrones de iones de litio (ELI), los cuales se mantienen estables al contacto con el litio sin degradarse como otros sólidos.
Todas las pruebas realizadas fueron con nanoestructuras que medían aproximadamente de 100 a 300 nanometros, donde tubos de la estructura eran una fusión de litio con MIEC para mejorar la resistencia y no perder la electricidad, además los tubos tenían espacio vacío suficiente para llenarse cuando la expansión y contracción empezara.
Luego de recibir 100 ciclos de carga y descarga la batería funcionaba perfectamente, asegurando una duración más larga sin ninguna fractura de los electrolitos, aunque se necesita realizar experimentos en estructuras más grandes.
Este es sólo uno de los tantos diseños propuestos en 2020 para ofrecer una batería de más larga duración que sea compatible con smartphones, wearables y otros dispositivos portátiles que no necesiten de una gran cantidad de tiempo para cargarse y puedan durar varios días sin necesitarlo.
Otras baterías semisólidas o de materiales experimentales como el grafeno también prometen un buen rendimiento, es cuestión de tiempo para que nuevas tecnologías lideren el mercado de baterías y ofrezcan una mejoría notable en su durabilidad.
Los investigadores continuarán realizando pruebas en modelos cada vez más grandes para llegar al objetivo de ofrecer una batería de electrolitos sólidos que pueda usarse en teléfonos celulares y reemplace a las ahora anticuadas baterías de ion de litio.
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