Los científicos han desarrollado un electrolito de estado sólido a partir de un polímero reticulado que tiene alta conductividad iónica y estabilidad, lo que lo hace prometedor para las baterías de litio de próxima generación. Este nuevo material retiene más del 90% de la capacidad de almacenamiento de la batería después de 300 ciclos y ofrece una alternativa más segura a los electrolitos líquidos actuales.
Un electrolito sólido altamente conductor desarrollado recientemente podría allanar el camino para las baterías de litio de estado sólido. Las baterías almacenan energía mediante reacciones químicas, dependiendo del flujo de iones cargados desde el cátodo al ánodo a través de un electrolito.
Históricamente, las baterías utilizaban principalmente electrolitos líquidos. Sin embargo, ha habido una búsqueda persistente de un reemplazo sólido. En la década de 1970 se desarrollaron electrolitos poliméricos sólidos basados en óxido de polietileno (PEO), que ofrecían varios beneficios, principalmente seguridad. En comparación con las baterías de iones de litio actuales, las que utilizan electrolitos poliméricos tienen un riesgo reducido de ignición en situaciones como accidentes automovilísticos o en áreas de carga de aviones.
Ruta de reacción de polimerización de electrolitos de polímero intrínseco. Crédito: Li et al.
Desafortunadamente, la conductividad iónica de los electrolitos poliméricos a temperatura ambiente es demasiado baja para ser práctica. Otros electrolitos que recientemente se han producido y descrito como “estado sólido” en realidad contienen geles. Quanfeng Dong y sus colegas diseñaron y sintetizaron un electrolito de estado sólido a partir de un polímero reticulado compuesto de 1,3-dioxolano (DOL) y pentaeritritol glicidil éter (PEG).
Este electrolito polimérico intrínseco (IPE) tiene una estructura de malla tridimensional (3D), que tiene una conductividad iónica de hasta 0,49 milisiemens por cm a temperatura ambiente, mucho más alta que la del PEO.
El electrolito de polímero intrínseco alcanza índices de migración de iones de litio de hasta 0,85. Las baterías construidas con electrolitos de polímeros intrínsecos retienen más del 90% de su capacidad de almacenamiento después de 300 ciclos de carga y descarga. Según los autores, el material podría ser una buena opción para las baterías de litio de estado sólido de alta densidad de próxima generación.
Referencia: “Un electrolito de polímero intrínseco mediante reticulación in situ para baterías sólidas a base de litio con alto rendimiento” por Chen Li, Ajuan Hu, Xinan Zhang, Hongbin Ni, Jingmin Fan, Ruming Yuan, Mingsen Zheng y Quanfeng Dong, 5 Septiembre de 2023, PNAS Nexus.
DOI: 10.1093/pnasnexus/pgad263
