El equipo de investigadores chino de la Universidad de Tsinghua ha creado un electrolito sólido basado en sulfuro de bajo coste, alta conductividad eléctrica, buena estabilidad química y que soporta una amplia horquilla de voltajes. Este material, desarrollado como una membrana delgada y flexible ha logrado que una batería de litio en estado sólido mantenga su capacidad energética en un 92 % tras 1.000 ciclos de carga y descarga y de un 71 % tras 21.000 ciclos.
Las baterías de litio con electrolito sólido siguen acaparando investigaciones y estudios por todo el mundo. Para muchos, esta tecnología será la protagonista de la próxima generación baterías. Esta solución aborda principalmente el problema de seguridad de las baterías con electrolito líquido orgánico, que tienen una mayor probabilidad de inflamarse provocando accidentes graves.
Al mismo tiempo, este tipo de baterías, puede elevar la densidad de energía y los ciclos de vida de las baterías de litio, reduciendo además los costes de producción al no precisar de un sistema de gestión térmica tan complejo ni tantos sistemas de seguridad para evitar sobrecalentamientos.
La clave para poder llegar a comercializar baterías de iones de litio de estado sólido es encontrar un material para el electrolito que reúna todas las ventajas. Técnicamente, debe aportar una alta conductividad eléctrica, una buena estabilidad química y ser capaz de trabajar en una amplia ventana de voltaje. Además debe ser viable también económicamente, es decir, ha de ser un material con un bajo coste de producción.
Entre la amplia variedad de materiales de electrolitos que se han probado para estas baterías, los electrolitos de estado sólido de sulfuro son uno de los candidatos que han recibido mayor interés. Aunque se ha logrado un gran progreso en la conductividad iónica de los electrolitos de sulfuro, su aplicación en baterías de litio de estado sólido todavía se enfrenta a muchos desafíos, según el equipo.
La preparación de electrolitos sólidos de espesor delgado y alta conductividad iónica es crucial para lograr un rendimiento excelente en el desarrollo de baterías de litio de estado sólido. En este contexto, un equipo de investigación de la Universidad china de Tsinghua promete un avance muy importante en el rendimiento de este tipo de baterías tras hacer pública su investigación en un artículo a través de la revista Advanced Energy Materials.
Nan Cewen y Shen Yang de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad y director de la investigación, asegura haber creado una película ultradelgada de electrolito sólido compuesto y flexible y de alta conductividad permite que las baterías de iones de litio en estado sólido alcancen el ciclo de vida más largo hasta la fecha. El equipo desarrolló una membrana de electrolito sólido delgada y flexible compuesta por sulfuro de argirodita Li6PS5Cl y una estructura polar de polifluoruro de vinilideno-co-trifluoroetileno (P(VDF-TrFE)).
La batería así ensamblada mostró un excelente rendimiento cíclico con una capacidad de retención de energía de 92 % después de 1.000 ciclos a una densidad de corriente a temperatura ambiente de 1,0 mA/cm2. Incluso después de 20.000 ciclos, las celdas eran capaces de retener todavía un 71 % de su capacidad energética, lo que supone el ciclo de vida más largo hasta la fecha logrado por una baterías de litio en estado sólido a temperatura ambiente, según afirma el equipo.
