Un equipo de investigación del Departamento de Energía y Tecnología Ambiental de la DGIST, dirigido por el investigador principal Kim Jae-hyun, desarrolló una batería de metal de litio utilizando un "electrolito de polímero sólido de tres capas". Esta innovación mejora significativamente la seguridad contra incendios al tiempo que extiende la vida útil de la batería, lo que la convierte en una solución prometedora en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía a gran escala.
La celda de electrolito de polímero sólido de tres capas de DGIST mejora la seguridad, la eficiencia y la durabilidad y resuelve los problemas de dendritas mientras mantiene un rendimiento del 87,9 % después de 1000 ciclos. Se espera que se utilice en diversos campos, incluidos los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía.
Las baterías convencionales de electrolitos de polímero sólido enfrentan desafíos debido a limitaciones estructurales que impiden el contacto óptimo entre los electrodos. Estas limitaciones no resuelven el problema de las "dendritas": la formación de litio dendrítico que se produce durante ciclos repetidos de carga y descarga. Las protuberancias dendríticas representan un grave peligro para la seguridad porque su crecimiento irregular puede dañar las conexiones de la batería y provocar incendios o explosiones.
Por ello, el equipo de investigación desarrolló un electrolito con estructura de tres capas para solucionar estos problemas. Cada capa tiene una función diferente, mejorando enormemente la seguridad y eficiencia de la batería. Este electrolito utiliza "decabromodifeniletano (DBDPE)" para prevenir incendios, "zeolita" para mejorar la resistencia del electrolito y una alta concentración de sal de litio "bis(trifluorometanosulfonil)imida (LiTFSI)" para promover el movimiento rápido de los iones de litio.
Este electrolito sólido de tres capas presenta una capa intermedia fuerte que mejora la resistencia mecánica de la batería, mientras que una superficie exterior suave garantiza un buen contacto del electrodo y facilita el movimiento de los iones de litio. Esto acelera el movimiento de los iones de litio, mejora la tasa de transferencia de energía y previene eficazmente la formación de dendritas.
Los resultados experimentales muestran que la batería desarrollada por el equipo de investigación aún puede mantener alrededor del 87,9% de su rendimiento después de 1.000 ciclos de carga y descarga. En comparación con las baterías tradicionales que normalmente sólo mantienen entre el 70 y el 80% de su rendimiento, la durabilidad mejora significativamente. Además es autoextinguible en caso de incendio, reduciendo significativamente el riesgo de incendio. Se espera que las baterías se utilicen en todo, desde pequeños dispositivos como teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles hasta vehículos eléctricos y grandes sistemas de almacenamiento de energía.
"Se espera que esta investigación haga una contribución significativa a la comercialización de baterías de metal de litio que utilizan electrolitos [de polímero sólido], al tiempo que mejora la estabilidad y eficiencia de los dispositivos de almacenamiento [de energía]", dijo el Dr. Jin.
DOI:10.1002/smll.202406200
Compilado de /scitechdaily