Jueves, Junio 21, 2018

El closoborano: el elemento clave para que las baterías de estado sólido lleguen al mercado

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Las baterías de estado sólido se están postulando como la mejor alternativa de cara al futuro del almacenamiento de energía en nuestros dispositivos. Ofrecen una mayor capacidad en el mismo espacio, son más seguras, más baratas de fabricar y tienen más capacidad. A pesar de ello, todavía quedan algunos flecos por retocar.

El litio podría ser historia dentro de unos años, y ser sustituido por el sodio

Estas baterías llegarán primero a los móviles en los próximos años, y en menos de una década empezarán a llegar a los coches. Fabricantes como Samsung, LG y Toyota son los que más avanzados están en este tipo de baterías, y serán los primeros en comercializarlas.

Las baterías actuales de nuestros dispositivos están basadas en el litio. Es la mejor tecnología disponible, pero también es algo cara y relativamente peligrosa, ya que las baterías son inflamables al más mínimo contacto con el aire (por ello no se debe perforar nunca una batería). Por ello, encontrar unas baterías seguras y baratas es primordial en una industria que cada vez demanda más baterías. Las baterías de estado sólido, como su nombre indica, no están en estado líquido. Esto lo consiguen gracias a utilizar sodio en lugar de litio.

Una batería esta formada por tres componentes: un ánodo (negativo), un cátodo (positivo) y un electrolito. Cuando se cargan los iones de las baterías de litio actuales, éstos dejan el cátodo y se mueven al ánodo. Además, para evitar la formación de dendritas (pequeñas ramificaciones sólidas que pueden generar cortocircuitos en una batería) el ánodo está hecho de grafito en lugar de litio metálico, a pesar de que este último permitiría una mayor capacidad en las baterías.

Así, el electrolito de las baterías de estado sólido (que es sólido) permite usar un ánodo metálico gracias a que pueden evitar la formación de dendritas. Gracias a ello, la seguridad de la batería es mayor además de poder almacenar más energía.

El closoborano: el material que necesitaban para el electrolito

Sin embargo, los científicos tenían que encontrar todavía un conductor iónico sólido que no sea tóxico y sea química y térmicamente estable que permita al sodio moverse fácilmente entre el ánodo y el cátodo. Esto lo consiguieron con closoborano (B12H122−), que tiene unas propiedades muy prometedoras. Al ser un conductor inorgánico, elimina el riesgo de incendio al recargarse.

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Los científicos del Empa, de la Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology y de la Universidad de Ginebra que han creado esta batería afirmaron que la parte más compleja del proceso de creación fue hacer que las tres partes de la batería entraran en contacto: el ánodo (de sodio), el cátodo (de óxido de cromo) y el electrolito (de closoborano). Para ello, disolvieron parte del electrolito antes de añadir el óxido de cromo. Una vez el disolvente se evaporó, pusieron el polvo del cátodo con el ánodo y el electrolito. Comprimiendo varias capas de esto les permitió crear la batería.

Esta batería superó con creces las pruebas, pudiendo aguantar 3 voltios sin problema donde otras baterías en estado sólido previas se dañaban a ese voltaje. Después de 250 ciclos de carga y descarga la capacidad de la batería era un 85% del total original. Para el futuro, tienen que conseguir llegar a los 1.200 ciclos de carga antes de que puedan comercializarlas, además de realizar las pruebas a temperatura ambiente, uno de los principales problemas de este tipo de baterías.

 

Fuente: Eurekalert | adslzone

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