Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han abordado una de las principales desventajas de las baterías de estado sólido mediante el desarrollo de baterías con baja resistencia en su interfaz electrodo / electrolito sólido. Las baterías fabricadas mostraron excelentes propiedades electroquímicas que superan en gran medida las de las baterías tradicionalesy ubicuas baterías de iones de litio; lo que demuestra la promesa de la tecnología de baterías de estado sólido y su potencial para revolucionar la electrónica portátil.
Muchos consumidores están familiarizados con las baterías recargables de iones de litio, que se han desarrollado en las últimas décadas, y ahora son comunes en todo tipo de dispositivos electrónicos. A pesar de su amplio uso, los científicos e ingenieros creen que la tecnología tradicional de baterías de iones de litio ya esllegando a su máximo potencial y se necesitan nuevos tipos de baterías.
Las baterías de estado sólido son un nuevo tipo de batería de iones de litio, y se ha demostrado que son dispositivos de almacenamiento de energía potencialmente más seguros y más estables con mayores densidades de energía. Sin embargo, el uso de tales baterías está limitado debido a unprincipal desventaja: su resistencia en la interfaz electrodo / electrolito sólido es demasiado alta, lo que dificulta la carga y descarga rápidas.
Científicos del Instituto de Tecnología de Tokio y la Universidad de Tohoku, dirigidos por el profesor Taro Hitosugi, fabricaron baterías de estado sólido con resistencia de interfaz extremadamente baja utilizando Li Ni 0.5 Mn 1.5 O 4 LNMO, al fabricar y medir sus baterías en condiciones de ultra alto vacío, asegurando que las interfaces electrolito / electrodo estén libres de impurezas.
Después de la fabricación, las propiedades electroquímicas de estas baterías se caracterizaron por arrojar luz sobre la distribución de iones de litio alrededor de la interfaz. La difracción de rayos X y la espectroscopía Raman se utilizaron para analizar la estructura cristalina de las películas delgadas que comprenden las baterías. Migración espontánea deSe encontró que los iones de Li se producen desde la capa de Li3PO4 a la capa de LNMO, convirtiendo la mitad del LNMO en L 2 NMO en el Li 3 PO 4 / interfaz LNMO. La migración inversa ocurre durante el proceso de carga inicial para regenerar LNMO.
La resistencia de esta interfaz, verificada mediante espectroscopía de impedancia electroquímica, fue de 7.6 Ω cm 2 , dos órdenes de magnitud más pequeños que los de las baterías de estado sólido basadas en LMNO anteriores e incluso más pequeños que los de las baterías de iones de litio a base de electrolitos líquidos que usan LNMO. Estas baterías también mostraban carga y descarga rápidas, lograndocargar / descargar la mitad de la batería en solo un segundo. Además, la ciclabilidad de la batería también fue excelente, ya que no mostró degradación en el rendimiento incluso después de 100 ciclos de carga / descarga.
Li Ni 0.5 Mn 1.5 O 4 es un material prometedor para aumentar la densidad de energía de una batería, porque el material proporciona un voltaje más alto. El equipo de investigación espera que estos resultados faciliten el desarrollo de baterías de estado sólido de alto rendimiento, que podrían revolucionar los portátiles modernosdispositivos electrónicos y autos eléctricos.
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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