Las baterías de litio azufre prometen un aumento significativo de la capacidad energética y, como consecuencia, se podrá alcanzar una autonomía en los coches eléctricos que les permita competir con los tradicionales motores de combustión. Un equipo de investigadores chinos ha ideado un procedimiento sencillo para evitar la formación de dendritas –unos depósitos almacenados que pueden causar incidentes– en este tipo de baterías, que admite su industrialización para incluirlo en los procesos de producción en serie.
El trabajo ha sido publicado en la revista Energy Storage Materials, donde se explica el principio químico para colocar un revestimiento de LiPON (oxinitruro de fósforo y litio) y proteger así el ánodo de litio. Gracias a su gran estabilidad electroquímica, este material se ofrece como una interfaz estable entre el litio y los electrolitos orgánicos. Su alta elasticidad y dureza lo hacen mecánicamente tan robusto como para soportar la incursión de dendritas de litio en la interfaz formada por el litio y el LiPON.
El método muestra la forma de depositar directamente una capa de revestimiento de LiPON densa, y estable, mecánicamente robusta y altamente conductora sobre la superficie del litio, a través de la "deposición asistida por plasma de nitrógeno de la evaporación por reacción de haz de electrones". El método resulta además económicamente viable y es adecuado para la producción continua y en gran escala mediante el proceso roll-roll aplicando el revestimiento sobre un rollo de material flexible, como puede ser una cinta, que posteriormente se corta a su tamaño final en una cortadora-rebobinadora.
Proceso químico de las baterías de litio-azufre con recubrimiento de LiPON y ensayo de ciclabilidad.
El recubrimiento de LiPON actúa como una capa protectora, que suprime la reacción de corrosión con electrolitos orgánicos posibilitando el recubrimiento uniforme de litio. En las baterías de litio azufre esto se traduce en la consecución de una ciclabilidad estable de más de 900 ciclos. A nivel de laboratorio, los investigadores lograron que una celda en formato de bolsa de Li-S alcance una densidad de energía específica de aproximadamente 300 Wh/kg, una eficiencia relativamente estable del 91% y una vida útil de más de 1.200 ciclos.
Este método fácil y eficaz abre un nuevo camino para lograr estabilizar el ánodo de litio y puede ser replicada a gran escala y para la fabricación de baterías recargables de litio-azufre.
