Un equipo de ingenieros dirigido por John Goodenough, de 94 años, profesor en la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin y co-inventor de la batería de iones de litio, ha desarrollado el primer estado totalmente sólidoceldas de batería que podrían conducir a baterías recargables más seguras, de carga más rápida y de mayor duración para dispositivos móviles de mano, automóviles eléctricos y almacenamiento de energía estacionario.
El último avance de Goodenough, completado con Maria Helena Braga, investigadora principal de la Escuela Cockrell, es una batería de estado sólido de bajo costo que no es combustible y tiene una larga vida útil duración de la batería con una alta densidad de energía volumétrica y tasas rápidasde carga y descarga. Los ingenieros describen su nueva tecnología en un artículo reciente publicado en la revista Energía y ciencias ambientales .
"El costo, la seguridad, la densidad de energía, las tasas de carga y descarga y la vida útil del ciclo son fundamentales para que los automóviles que funcionan con baterías se adopten más ampliamente. Creemos que nuestro descubrimiento resuelve muchos de los problemas inherentes a las baterías actuales", dijo Goodenough.
Los investigadores demostraron que sus nuevas celdas de batería tienen al menos tres veces más densidad de energía que las baterías de iones de litio actuales. La densidad de energía de una celda de batería le da a un vehículo eléctrico su rango de conducción, por lo que una mayor densidad de energía significa que un automóvil puede conducirmás millas entre cargas. La formulación de la batería UT Austin también permite un mayor número de ciclos de carga y descarga, lo que equivale a baterías de mayor duración, así como a una velocidad de recarga más rápida minutos en lugar de horas.
Las baterías actuales de iones de litio usan electrolitos líquidos para transportar los iones de litio entre el ánodo el lado negativo de la batería y el cátodo el lado positivo de la batería. Si una celda de la batería se carga demasiado rápido, puede causarLas dendritas o "bigotes de metal" se forman y atraviesan los electrolitos líquidos, causando un corto circuito que puede provocar explosiones e incendios. En lugar de electrolitos líquidos, los investigadores confían en electrolitos de vidrio que permiten el uso de un ánodo de metal alcalino sin elformación de dendritas.
El uso de un ánodo de metal alcalino litio, sodio o potasio, que no es posible con las baterías convencionales, aumenta la densidad de energía de un cátodo y ofrece un ciclo de vida prolongado. En experimentos, las células de los investigadoreshan demostrado más de 1,200 ciclos con baja resistencia celular.
Además, debido a que los electrolitos de vidrio sólido pueden funcionar, o tienen una alta conductividad, a -20 grados Celsius, este tipo de batería en un automóvil podría funcionar bien en climas bajo cero. Esta es la primera celda de batería de estado sólidoque puede operar a menos de 60 grados centígrados
Braga comenzó a desarrollar electrolitos de vidrio sólido con colegas mientras estaba en la Universidad de Oporto en Portugal. Hace aproximadamente dos años, comenzó a colaborar con Goodenough y el investigador Andrew J. Murchison en UT Austin. Braga dijo que Goodenough trajo una comprensión dela composición y las propiedades de los electrolitos de vidrio sólido que dieron como resultado una nueva versión de los electrolitos que ahora está patentada a través de la Oficina de Comercialización de Tecnología de UT Austin.
Los electrolitos de vidrio de los ingenieros les permiten platear y pelar metales alcalinos en el cátodo y en el lado del ánodo sin dendritas, lo que simplifica la fabricación de celdas de batería.
Otra ventaja es que las celdas de la batería pueden estar hechas de materiales amigables con el planeta.
"Los electrolitos de vidrio permiten la sustitución de litio por sodio de bajo costo. El sodio se extrae del agua de mar que está ampliamente disponible", dijo Braga.
Goodenough y Braga continúan avanzando en su investigación relacionada con la batería y están trabajando en varias patentes. En el corto plazo, esperan trabajar con los fabricantes de baterías para desarrollar y probar sus nuevos materiales en vehículos eléctricos y dispositivos de almacenamiento de energía.
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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